Lifecycle management in langdurig wegbeheer

Lifecycle management in langdurig wegbeheer optimalisatie van onderhoud voor beheerder en gebruiker

Distribution for netto contante waarde / totale kosten/C... 3,000 Mean=-1,051691E+07

Values in 10^ -6

2,500 2,000 1,500 1,000 0,500 0,000 -11,4

-11,05

-10,7

-10,35

-10

Values in Millions 5%

Utrecht, november 2006 auteur: Max ten Cate

-10,9493

90%

5%

-10,2052

Lifecycle management in langdurig wegbeheer optimalisatie van onderhoud voor beheerder en gebruiker

Utrecht, 15 augustus 2007 Max ten Cate Technische Universiteit Delft, faculteit Civiele Techniek Sectie Transport & Planning, infrastructuurplanning, TU Delft Tel: 06-10405889 Mail: [email protected] afstudeerrapport van Max ten Cate Uitgevoerd bij PriceWaterhouse Coopers te Utrecht De begeleiding bestaat uit de volgende personen: Hoogleraar infrastructuurplanning

Prof. ir. F.M. Sanders

Afstudeercoördinator Transport & Planning

Drs. E. de Boer

Begeleiding sectie Transport & Planning

Dr. ir. R.J. Verhaeghe

Onafhankelijke begeleider

Dr. ir. A. Zoeteman

Begeleiding PriceWaterhouse Coopers

Drs. F. Kop

Voorwoord Tijdens mijn stage in Zwitserland, alwaar ik meedraaide in een team dat een audit uitvoerde op het onderhoud van de Franse spoorwegen, kreeg ik de interesse voor onderhoudsstrategieën en -planningen. Toen de mogelijkheid zich voordeed om af te studeren op lifecycle management twijfelde ik geen moment, om eind 2005 voor deze afstudeerplaats te solliciteren bij PriceWaterhouse Coopers. Langs deze weg wil ik graag alle mensen bedanken die mij tijdens mijn studie hebben geholpen en in het bijzonder tijdens mijn afstudeertraject. Met name wil ik John van Rutten noemen voor de goede excursies en het aanleveren van data, welke ik als input voor mijn model heb kunnen gebruiken. Een bijzondere dank gaat uit naar professor Sanders, de heren Verhaeghe en de Boer, voor de begeleiding vanuit de TU, de heer Zoeteman voor het mij enthousiast maken voor lifecycle management en de begeleiding vanuit de TU en ProRail en de heer Kop voor de begeleiding vanuit PwC. Naast mijn dank aan deze vaktechnische mensen, gaat ook mijn dank uit naar mijn ouders en vriendin, Dianne, die mij door mijn studie heen overal in hebben gesteund. Delft, november 2006 Max ten Cate

Lifecycle management in langdurig wegbeheer - Max ten Cate

I

Samenvatting In dit rapport zal worden gezocht naar een antwoord op de vraag of lifecycle management kan bijdragen in de langdurige onderhoudsplanning van snelwegen die past bij de veranderde rol van Rijkswaterstaat. Het doel is een model te ontwerpen dat de onderhoudsplanning kan helpen optimaliseren. Daarbij is het de bedoeling dat het model een antwoord kan geven op de volgende vragen: • Wanneer is het optimale moment om welk soort onderhoud te doen; • Wat zijn de financiële consequenties van de planning en wat is het effect op de kwaliteit van de weg. Met kwaliteit van de weg wordt kwaliteit in de breedste zin bedoeld. Hiermee wordt niet alleen de staat van de weg bedoeld, maar ook de mate van beschikbaarheid van de weg. Drie veranderingen geven aanleiding voor dit onderzoek: • Sinds het midden van de 20ste eeuw is de welvaart in Nederland gegroeid. De toenemende welvaart zorgt voor een aanhoudende groei van de mobiliteitsvraag. Door deze groei en een langzamere groei van beschikbare infrastructuur, wordt infrastructuur schaarser. Door de schaarste is het steeds moeilijker om een hogere betrouwbaarheid en beschikbaarheid van de infrastructuur te realiseren. Alleen door efficiënter gebruik te maken van de bestaande wegen, spoor- en vaarwegen kan deze mobiliteitsgroei worden opgevangen. • De politiek heeft ervoor gekozen de beheerder van de snelwegen in Nederland, Rijkswaterstaat, een andere rol te geven. In navolging van de wegbeheerders in veelal Angelsaksische landen en Scandinavië moet de organisatie meer de regie van het onderhoud in handen nemen en zich minder met het onderhoud zelf bezighouden [Rijkswaterstaat 2004]. Korte onderhoudscontracten worden vervangen door langdurige integrale onderhoudscontracten, de zogehete geïntegreerde contracten. Deze contracten hebben een looptijd van minimaal 7 jaar en behelzen alle onderdelen van de infrastructuur. Ze zijn gefocust op trajecten en niet op afzonderlijke componenten zoals het wegdek. Voor nieuwe wegen wordt steeds vaker een publiek private samenwerking als contractvorm gekozen. Met behulp van privaat geld wordt de weg gefinancierd, waarna de overheid betaalt voor beschikbare wegcapaciteit aan de private investeerder. Verder is rekeningrijden een belangrijk aspect om de mobiliteit in Nederland op peil te houden [nota mobiliteit]. • De marktpartijen in het onderhoud (aannemers) zijn geïnteresseerd in deze geïntegreerde contracten, omdat ze daarmee vrijheid hebben om optimalisatie te zoeken, innovaties in te brengen en daarmee ook meer marge te realiseren. De aannemers willen meer worden afgerekend op prestaties dan op hoeveelheid verricht werk. De 3 bovenstaande veranderingen leiden er toe dat de rol van Rijkswaterstaat verandert naar die van een asset manager, die het totale netwerk stuurt op prestaties. Geïntegreerde contracten en het meer op afstand plaatsen van de onderhoudsplanning en werkzaamheden en het beheren

II


van 1 netwerk leiden tot een andere situatie. Rijkswaterstaat zal genoeg informatie moeten bezitten om in het contract, voor elk onderdeel van het netwerk, met de aannemer de juiste prestaties en prijzen vast te kunnen leggen. Hiervoor is een ander instrumentarium nodig dan tot op heden wordt gebruikt in de contractvorming tussen Rijkswaterstaat en aannemers. Bij de huidige onderhoudsplanning wordt gebruik gemaakt van bestaande voorspellingen voor levensduren. Bij een afwijking van de normale levensduur van een onderdeel, wordt er eerder onderhouden. Impliciet wordt hierdoor op het meest ideale moment onderhoud gepleegd aan dat bepaalde onderdeel (bijvoorbeeld de ZOAB deklaag). Echter, hierdoor ontstaat echter een suboptimale oplossing, omdat er naar alle onderdelen (deklaag, verlichting, geluidsschermen, berm, kunstwerken etc.) apart wordt gekeken. Integraal wordt er door de kennis van de experts wel impliciet geoptimaliseerd, echter dit wordt niet expliciet in kaart gebracht. Bij het aanbesteden van het beheer van een wegdeel, bijvoorbeeld met een geïntegreerd contract, is er behoefte om met behulp van levenscycluskosten (lifecycle management) de kosten voor onderhoud en de risico’s in de kosten in te kunnen schatten voor de duur van het contract. Als asset manager wil Rijkswaterstaat het netwerk optimaliseren, waarbij met partijen die onderdelen daarvan in tijdelijk beheer hebben, duidelijke prestatie normen worden vastgelegd en planningen van deze beheerders op elkaar worden afgestemd. Dit houdt een verschuiving in van de filosofie bij infrastructuuronderhoud: het bepalen van onderhoudsstrategieën zal er naast ervaring aan de hand van de technische staat meer gebruik worden gemaakt van voorspellingen en analyses van computermodellen op basis van kennis en statistiek. Lifecycle management, of Lifecycle cost analyse (LCCA), is een economische evaluatietechniek over de levensduur van een kapitaalgoed (bijvoorbeeld weg, spoorlijn of machine) die verschillende alternatieven met elkaar vergelijkt. De verschillende alternatieven houden verschillen in bouw, onderhoud, controle en gebruik in. Alle kosten zoals aanleg, onderhoud, beheer, eventuele inkomsten en soms sloopkosten worden meegenomen [Blanchard, 1992]. Het doel van een LCM is te komen tot een set van alternatieven dat over de levensduur de laagste kosten voor de eigenaar (en gebruiker) met zich meebrengt. De beste balans tussen alle alternatieven is gevonden wanneer de lifecycle kosten het laagste zijn. Voor het ontwikkelen van een lifecycle model, welke Rijkswaterstaat ondersteunt in haar rol als asset manager, is het nodig om inzicht te krijgen in: • de kosten van aanleg van de complete weg; • de schadesoorten van de verschillende wegonderdelen; • onderhoudsmogelijkheden van de verschillende wegonderdelen; • mogelijkheden, kosten en effecten van wegafzettingen; • kosten van verschillende typen onderhoud; • waarde van beschikbaarheid van een weg; • mogelijkheden tot optimaliseren van de verschillende soorten levensduren van de verschillende wegonderdelen.


III

Voor een goede modellering van de onderhoudsbehoefte van een snelweg wordt een snelweg opgedeeld in meerdere onderdelen. De verschillende wegonderdelen hebben allen een andere levensduur en onderhoudbehoefte. Al deze onderdelen hebben een heel pakket aan onderhoudsmaatregelen. Sommige maatregelen worden toestandsafhankelijk uitgevoerd, echter de meeste maatregelen gebeuren volgens een vaste frequentie. De degradatie van de deklaag asfaltbeton en de betondegradatie van kunstwerken kunnen met behulp van degradatieformules worden gemodelleerd. Deze formules zijn gebruiksafhankelijk en stochastisch verdeeld, om zo een waarheidsgetrouwe weergave te krijgen. Na bepaling van de hoeveelheid onderhoud, worden de effecten voor de kosten en voor de gebruiker uitgerekend. Het spreekt voor zich dat het clusteren van onderhoudswerkzaamheden voor onderdelen waarvan het onderhoud gelijk valt een besparing oplevert ten opzichte van apart onderhouden. Dit levert dus niet alleen voor de beheerder winst, ook voor de gebruiker; de weg is minder vaak afgezet. Voor het clusteren van onderdelen met een verschillende levensduur of onderhoudsbehoefte kan een model uitkomst geven. Het eerder uitvoeren van onderhoud, betekent onderhoud plegen op een niet optimaal moment. Hierdoor wordt dus eigenlijk geld verloren, omdat er eerder dan fysiek nodig wordt onderhouden. Dit is eigenlijk kapitaalvernietiging. Of het verlies opweegt tegen de winst die het clusteren met zich meebrengt, kan een model met levensduren, kosten voor onderhoud en waarde voor de bereikbaarheid goed berekenen. Als casestudie de A9, traject 9a, van hm 5.6 - 11 (de Gaasperdammerweg) gekozen. Het traject is door de geringe lengte (5.4 km) goed te modelleren en omdat elke 100 meter weg eigen gegevens met zich meebrengt. Het hele traject heeft 2 rijstroken en is het voorzien van matrixborden en verlichting, evenals geluidswallen, waardoor dit traject gezien kan worden als een representatieve weg. Verder heeft dit traject door de ligging parallel aan de A10 zuid, een goede omleidingroute, zodat eventueel ’s nachts een hele rijbaan afgesloten kan worden. Dit stuk snelweg is in 2005 geheel onderhouden, waardoor recente data voor het onderhouden van dit stuk snelweg bekend zijn. De scenario’s die in het model zijn doorgerekend, zijn de volgende: • onderhoudsfilosofie zoals nu toegepast wordt door Rijkswaterstaat; • de goedkoopste oplossing op basis van een minimum kwaliteit; • de beste oplossing als de hoeveelheid verkeershinder ook wordt meegenomen in de afwegingen. Uit de bovenstaande scenario’s kan worden geconcludeerd dat het integraal bekijken en toedelen van onderhoud aan een snelweg kan leiden tot andere keuzes dan in het huidige onderhoud. Er kan worden geconcludeerd dat een model, zoals voor dit rapport gebruikt, een betrouwbaar beeld geeft van de onderhoudsbehoefte over de tijd en van de consequenties van het uit te voeren onderhoudsregime in zowel kwalitatieve (kwaliteit van de weg) als kwantitatieve (uitgaven) zin

IV


weer. Verder geeft het model een goed inzicht in de risico’s, die langdurige onderhoudscontracten met zich mee brengen. Door de verdeling in de voorspelling van levensduren, kan in een set uitkomsten het groot onderhoud bijvoorbeeld tweemaal in plaats van éénmaal voorkomen. Om deze risico’s in kaart te brengen, is gebruik gemaakt van een Montecarlo analyse. Hierbij is de onzekerheid van bepaalde factoren ingevoerd en er worden 1.000 sets van antwoorden gegenereerd. Hiermee ontstaat een beeld van de spreidingen in de antwoorden. Tot slot kan worden geconcludeerd dat een integrale benadering voor onderhoud, over meerdere onderdelen heen, een aanzet is tot kosten besparing in het wegenonderhoud. Door middel van modellen, die voortdurend gekalibreerd worden, kan een kostenverlaging voor snelwegonderhoud snel worden gerealiseerd. Het huidige model heeft echter wel uitbreidingen en verdere kalibratie nodig. Vooral de onderdelen van levensduren voor deklagen en de bepaling voor voertuig verliesuren moeten in verder onderzoek verder worden uitgediept. Het model zoals dat gebruikt is echter een belangrijk hulpmiddel bij het invoeren van lifecycle management en het bepalen van prestatiemaatstaven voor geïntegreerde contracten.


V

Inhoudsopgave 1

Inleiding en probleemanalyse snelwegonderhoud ..........................................................................1 1.1 Aanleiding voor dit onderzoek ....................................................................................................1 1.1.1 Verandering van de rol van Rijkswaterstaat naar asset manager............................................1 1.1.2 Toenemende mobiliteit en veel kleinere groei van de beschikbare infrastructuur..................3 1.1.3 De marktpartijen in het onderhoud (aannemers) hebben een groeiende vraag naar het mogelijk maken van meer innovaties ..................................................................................................5 1.2 Context van het onderzoek ..........................................................................................................5 1.2.1 Probleemstelling .....................................................................................................................7 1.2.2 Doelstelling.............................................................................................................................7 1.3 Opbouw van het rapport .............................................................................................................8 1.3.1 Leeswijzer...............................................................................................................................9

2

Theorie van lifecycle management .................................................................................................10 2.1

Inleiding lifecycle management ................................................................................................10

2.2 Lifecycle management...............................................................................................................10 2.2.1 Geschiedenis van lifecycle management (LCM)..................................................................11 2.2.2 Lifecycle management..........................................................................................................12 2.2.3 Verschillende typen LCM ....................................................................................................14 2.2.4 Asset management...............................................................................................................16 2.2.5 Lifecycle management in het onderhoud..............................................................................18 2.2.6 Waar en wanneer worden asset en lifecycle management toegepast ....................................20 2.3 Criteria voor lifecycle management in het wegonderhoud .......................................................20 2.3.1 Afweging optimalisatie methoden........................................................................................21 2.3.2 Lifecycle costs methode .......................................................................................................22 2.4 3

Synthese theorie van lifecycle management ..............................................................................23

Lifecycle management bij snelwegonderhoud...............................................................................25 3.1

Lifecycle management bij snelwegonderhoud...........................................................................25

3.2

Het huidige onderhoudsregime .................................................................................................25

3.3

Plaats van lifecycle management in de praktijk........................................................................28

3.4 Contract en aanbestedingsvormen in wegonderhoud ...............................................................29 3.4.1 Voorbeelden van contractgebruik in de wereld ....................................................................30

4

3.5

De waarde van beschikbaarheid van een weg ..........................................................................33

3.6

Synthese lifecycle management bij snelwegonderhoud.............................................................34

Modelbeschrijving ...........................................................................................................................36 4.1 Wegopbouw en economische risico’s........................................................................................36 4.1.1 Economische afwegingen .....................................................................................................36 4.2 Inleiding wegonderdelen...........................................................................................................37 4.2.1 Aardebaan en fundering........................................................................................................38 4.2.2 Verhardingen ........................................................................................................................39 4.2.3 Afwateringssysteem..............................................................................................................44

VI


4.2.4

Pechhavens en verzorgingsplaatsen......................................................................................45

4.3 Wegmeubilair............................................................................................................................45 4.3.1 Geleiderails...........................................................................................................................45 4.3.2 Lichten en lichtmasten..........................................................................................................46 4.3.3 Geluidswallen .......................................................................................................................47 4.3.4 Markeringen .........................................................................................................................47 4.3.5 Bewegwijzering....................................................................................................................47 4.3.6 Overzicht wegmeubilair .......................................................................................................48 4.3.7 Dynamische verkeersmanagement systemen........................................................................48 4.3.8 Kunstwerken en overgangsvoegen .......................................................................................51 4.3.9 Landschap en milieu.............................................................................................................55

5

4.4

Afstemmen van verschillende levensduren................................................................................57

4.5

Typen wegafzettingen................................................................................................................58

4.6

Beschikbare data en aannames.................................................................................................61

4.7

Eisen aan het lifecycle management model...............................................................................61

4.8

Synthese modelbeschrijving ......................................................................................................62

Modelopbouw...................................................................................................................................64 5.1 Schematische modelopbouw .....................................................................................................64 5.1.1 Module onderhoud verhardingen en funderingen.................................................................65 5.1.2 Module onderhoud kunstwerken ..........................................................................................68 5.1.3 Module overig onderhoud ....................................................................................................68 5.1.4 Module voertuig verliesuren bij wegafzetting ......................................................................69

6

Scenario’s in het model ...................................................................................................................72 6.1

Keuze voor de casestudie ..........................................................................................................72

6.2

Kalibratie van het model...........................................................................................................73

6.3 Scenario’s .................................................................................................................................73 6.3.1 Basisscenario ........................................................................................................................74 6.3.2 Scenario 2: minimaliseren netto contante waarde ................................................................80 6.3.3 Scenario 3: het optimum tussen kosten en voertuig verliesuren ...........................................87 6.3.4 Vergelijking scenario’s.........................................................................................................93 7

Conclusies en aanbevelingen...........................................................................................................95 7.1

Algemene conclusies .................................................................................................................95

7.2

Aanbevelingen...........................................................................................................................97

Bijlagen......................................................................................................................................................99 A

Literatuurlijst......................................................................................................................................i

B

Contractvormen in de civiele techniek............................................................................................iv

C

Optimalisatiemethoden ....................................................................................................................vi C.1

System Engineering.................................................................................................................... vi


VII

C.2

Totaal productief onderhoud ....................................................................................................vii

C.3

Betrouwbaarheidsanalyse........................................................................................................viii

C.4

Quality Function Deployment.................................................................................................... ix

C.5

Betrouwbaarheid gebaseerde inspectie en onderhoudsconcepten............................................. ix

C.6

Economisch engineering analyse / lifecycle costs....................................................................... x

C.7

CMMS en onderhoudsoptimalisatie........................................................................................... xi

D

Tabellen met levensduur ZOAB....................................................................................................xiii

E

Verkeersintensiteiten AVV Rijksweg 9.........................................................................................xvi

VIII


1

Inleiding en probleemanalyse snelwegonderhoud In dit rapport zal worden gezocht naar een antwoord op de vraag of lifecycle management kan bijdragen in de langdurige onderhoudsplanning van snelwegen die past bij de veranderde rol van Rijkswaterstaat. Het doel is een model te ontwerpen dat de onderhoudsplanning kan helpen optimaliseren. Daarbij is het de bedoeling dat het model een antwoord kan geven op de volgende vragen: • Wanneer is het optimale moment om welk soort onderhoud te doen; • Wat zijn de financiële consequenties van de planning en wat is het effect op de kwaliteit van de weg. Met kwaliteit van de weg wordt kwaliteit in de breedste zin bedoeld. Hiermee wordt niet alleen de staat van de weg bedoeld, maar ook de mate van beschikbaarheid van de weg. Een weg is opgebouwd uit meerdere onderdelen. Van deze onderdelen wordt afzonderlijk de onderhoudsbehoefte bepaald, om daarna integraal een onderhoudsplanning op te stellen. De afweging tussen investeringen en levensduur spelen een belangrijke rol. Bij het opstellen van een onderhoudsplanning spelen meerdere aspecten een rol, zoals kosten en tijdstip van onderhoud. Dit rapport zal inzichtelijk maken dat andere afwegingsaspecten kunnen leiden tot veranderingen in het onderhoudsregime.

1.1

Aanleiding voor dit onderzoek De aanleiding van dit rapport zijn 3 aspecten: • Verandering van de rol van Rijkswaterstaat naar asset manager • Toenemende mobiliteit tegenover een veel kleinere groei van de beschikbare infrastructuur • Interesse van de marktpartijen in het onderhoud (aannemers) in geïntegreerde contracten, omdat ze daarmee vrijheid hebben om optimalisatie te zoeken, innovaties in te brengen en daarmee ook meer marge te realiseren.

1.1.1

Verandering van de rol van Rijkswaterstaat naar asset manager Het hoofdwegennet in Nederland wordt beheerd door Rijkswaterstaat. Budgetten voor onderhoud en investeringen aan infrastructuur zijn gescheiden. Rijkswaterstaat heeft een lopende begroting voor al het onderhoud, echter nieuwe projecten worden apart gefinancierd door het Meerjarenprogramma Infrastructuur en Transport (MIT). De politiek heeft ervoor gekozen de wegbeheerder, Rijkswaterstaat, een andere rol te geven. In navolging van de wegbeheerders in veelal Angelsaksische landen en Scandinavië moet de organisatie meer de regie van het onderhoud in handen nemen en zich minder met het onderhoud zelf bezighouden. [Rijkswaterstaat 2004] In deze landen kan het onderhoud daardoor goedkoper worden uitgevoerd. Een betere planning van het onderhoud, een grotere marktwerking tussen aannemers en het meer toelaten van creatieve oplossingen hebben hiertoe geleid.


1

Figuur 1.1: veranderingen waarmee Rijkswaterstaat te maken heeft

Onderhoud is bij veel bedrijven en overheden, zowel qua materiaal als qua manuren, een grote kostenpost. Het doel van een onderhoudsdienst of beheersorganisatie is het onderhoud zo efficiënt (zo goedkoop) en effectief mogelijk (best haalbare resultaat) uit te voeren. Deze twee doelen zijn vaak moeilijk te combineren, omdat geld besparen en kwaliteit verhogen vaak tegenstrijdig zijn. Hierdoor moeten er concessies gedaan worden. Een bijkomend effect is dat onderhoud wegcapaciteit reduceert. Om het juiste optimum te vinden tussen onderhoudstrategie en beschikbaarheid van de infrastructuur wordt op dit moment gebruik gemaakt van ervaring en technische metingen. Het voorspellen van faalkansen, levensduurbepalingen en de leggen van een koppeling tussen aanleg en onderhoud worden vaak niet gedaan. Integraal ontwerpen van infrastructuur kan helpen de werelden van aanleg en onderhoud dichter bij elkaar te brengen. Door budgetten van investeringen en onderhoud op elkaar af te stemmen, wordt er gekeken naar de lifecycle kosten van een infrastructuurtraject. Hierdoor is het mogelijk deze kosten, door een juiste balans tussen investeringen en onderhoud, te minimaliseren; er wordt bij investeringsafwegingen gelijk gekeken naar de onderhoudskosten. Rijkswaterstaat (RWS) krijgt de rol van asset manager voor het Nederlandse hoofdwegennet. RWS moet het overzicht houden over de lifecycle kosten van alle trajecten bij elkaar. Hierbij is het doel dat het bedrijfsleven meer invloed krijgt op ontwerp en onderhoud. Om dit te bewerkstelligen is er een verschuiving nodig van werkzaamheden binnen de onderhoudscontracten. De verantwoordelijkheden van de wegbeheerder komen meer bij de aannemers te liggen. De vraagstukken van wanneer en hoe te onderhouden worden niet persé meer door de wegbeheerder behandeld, maar de aannemers krijgen hier zelf meer vrijheden in. Korte onderhoudscontracten worden vervangen door langdurige integrale onderhoudscontracten, de zogenoemde geïntegreerde contracten. Deze contracten hebben een looptijd van minimaal 7 jaar en behelzen alle onderdelen van de infrastructuur. Ze zijn gefocust op trajecten en niet op afzonderlijke componenten zoals

2


het wegdek. Kwaliteitseisen spelen een grote rol, om de aannemer te kunnen toetsen. Wegen moeten niet alleen van een bepaalde kwaliteit zijn, in zin van ruwheid van het wegoppervlak, aantal scheuren, etc., maar ook moet de weg voor een bepaald aantal uren beschikbaar zijn. Hoe minder de weg afgesloten is voor onderhoud hoe hoger de beschikbaarheid. De wegkwaliteit kan worden bepaald aan de hand van (weg)metingen. Aannemers kunnen vrij bieden op deze contracten. Naast concurrentie is er meer vrijheid binnen deze contracten. Er staat niet in hoe en wanneer het onderhoud moet gebeuren alleen dat het moet gebeuren. Dit geeft ruimte aan creatieve oplossingen. Geïntegreerde contracten worden steeds vaker toegepast door de publieke sector. Zowel voor spoor, wegen als gebouwen worden voordelen verwacht door de politiek. Geïntegreerd aanbesteden van ontwerp, aanleg, onderhoud en mogelijk financiering en beheer van een project voor een langere periode kan in veel gevallen leiden tot besparingen in de kosten en verbetering van de diensverlening. Deze verwachte voordelen moeten voor een belangrijk deel voortkomen uit een betere afweging tussen investering en onderhoudsinspanningen, de zogenaamde levenscyclus benadering (lifecycle management). Om deze reden wordt er in Nederland geleidelijk geëxperimenteerd met innovatieve contractvormen zoals Design Built (Finance) Maintain (DBFM) contracten (zie bijlage B). Het ontwerp, de bouw, soms de financiering en het onderhoud voor een langere periode vallen onder de verantwoordelijkheid van één partij . Voorbeelden van proefprojecten waarbij DBFM contracten zijn opgesteld zijn de A59, ’s Hertogenbosch-Oss, en de N31, Leeuwarden-Drachten. 1.1.2

Toenemende mobiliteit en veel kleinere groei van de beschikbare infrastructuur Sinds het midden van de 20ste eeuw is de welvaart in Nederland gegroeid. De toenemende welvaart zorgt voor een aanhoudende groei van de mobiliteitsvraag. Door deze toename en een veel langzamere groei van beschikbare infrastructuur, wordt infrastructuur schaarser. Door de schaarste is het steeds moeilijker om een hogere betrouwbaarheid en beschikbaarheid te realiseren. Alleen door efficiënter gebruik te maken van de bestaande wegen, spoor- en vaarwegen kan deze mobiliteitsgroei worden opgevangen. Indien deze mobiliteitsgroei niet kan worden opgevangen, kan dit leiden tot grote capaciteitstekorten en daarmee congestie. Door deze toenemende noodzaak tot efficiency en de facilitering van deze extra mobiliteit is er een verschuiving zichtbaar van vraag naar capaciteit naar vraag naar betrouwbaarheid. De duur van de reis is immers ondergeschikt aan de betrouwbaarheid van de reistijd.


3

onw ikkeling voertuigkilom eters en kilom eters strooklengte hoofdw egennet 180 160 140

index

120 100 80 60 40 20 0 1980

1990

voertuigkilometers HWN

1995

2000

rijstrooklengte HWN

2010

2020

voertuigkilometers per km rijstrook

Figuur 1.2: ontwikkeling voertuigkilometers en kilometers strooklengte hoofdwegennet (index 1995 = 100) [AVV 2003]

De druk op het Nederlandse wegennet zal in de toekomst alleen maar groeien. Volgens ramingen van adviesdienst AVV van Rijkswaterstaat zal in de komende jaren het aantal voertuigkilometers per rijstrook op het hoofdwegennet (HWN) alleen maar toenemen (zie figuur 1.2). Uit deze grafiek is duidelijk af te lezen dat de vraag naar mobiliteit de groei van de infrastructuur overstijgt. De voertuigkilometers groeien immers sneller dan het beschikbare aantal rijstrook kilometers van het hoofdwegennet. Hierdoor stijgt het aantal voertuigkilometers per rijstrook kilometer. Dit geeft dus minder tijd om onderhoud te plegen. In dezelfde tijd dat een weg dicht is voor onderhoud, worden meer auto’s geëffectueerd. Door het toenemende aantal voertuigen per kilometer weg effectueert onderhoud steeds meer automobilisten. De tijd die beschikbaar is voor onderhoud en daarmee de capaciteit die onderhoud inneemt wordt hierdoor steeds kleiner. In figuur 1.3 is deze trend geïllustreerd.

4


tijd/capaciteit

nu

toekomst

tijd/capaciteit voor verkeer tijd/capaciteit voor onderhoud

Figuur 1.3: ontwikkeling tijdverdeling wegbeschikbaarheid versus onderhoud

1.1.3

De marktpartijen in het onderhoud (aannemers) hebben een groeiende vraag naar het mogelijk maken van meer innovaties De marktpartijen in het onderhoud (aannemers) hebben een groeiende vraag naar het mogelijk maken van meer innovaties. De aannemers willen meer worden afgerekend op prestaties dan op hoeveelheid verricht werk. Dit geeft ruimte aan een eigen uitvoering van het onderhoud. In de huidige onderhoudscontracten is gedetailleerd beschreven wat voor onderhoud wanneer moet worden uitgevoerd. Er wordt nauwelijks gestuurd op kwaliteitseisen. De vraagstukken van wanneer en hoe te onderhouden willen de aannemers zelf kunnen beantwoorden. Hiermee vragen de aannemers meer vrijheden in het uitvoeren van het wegonderhoud. Deze vrijere invulling geeft ruimte voor creatieve oplossingen bij de uitvoer van het onderhoud en mogelijk al aanpassingen aan het wegontwerp, zodat het onderhoud beter kan worden uitgevoerd. Aannemers geloven door meer innovatie toe te passen meer marge op projecten te kunnen realiseren. De concurrentie is nu niet alleen gebaseerd op prijs maar ook op kwaliteit.

1.2

Context van het onderzoek Rijkswaterstaat geeft jaarlijks veel geld uit aan wegonderhoud. Bij onderhoudsstrategieën worden de afwegingen tussen investeringen en verschil-


5

lende onderhoudsstrategieën nog vaak gebaseerd op een expertmatige benadering. Een kwantitatieve onderbouwing voor deze afweging ontbreekt echter vaak, waar deze onderbouwing impliciet wel wordt gemaakt. Bij het aanbesteden van het beheer van een wegdeel, bijvoorbeeld met een geïntegreerd contract, is er behoefte om met behulp van levenscycluskosten (lifecycle management) de kosten voor onderhoud en de risico’s en spreiding hierin, in te kunnen schatten voor de duur van het contract. Dit houdt een verschuiving in van de filosofie bij infrastructuuronderhoud: het bepalen van onderhoudsstrategieën zal er naast ervaring aan de hand van de technische staat meer gebruik worden gemaakt van voorspellingen en analyses van computermodellen op basis van kennis en statistiek. De keuze tussen preventief en correctief onderhoud moet van te voren worden gemaakt. In de productie en logistiek zijn optimalisatiemodellen voor investeringen en onderhoud al veelvuldig ontwikkeld en toegepast. Voor infrastructuuronderhoud zijn er echter nog weinig softwarematige optimalisatiemodellen in gebruik. Een model dat de levenscyclussen van de verschillende wegonderdelen kan berekenen en daarmee de onderhoudsbehoefte kan weergeven ondersteunt de onderhoudsplanning. Het is immers mogelijk om de onderhoudsbehoefte over een lange periode te voorspellen. Als naast de voorspelling van de onderhoudsbehoefte ook de financiële en kwalitatieve consequenties van een onderhoudsmaatregel inzichtelijk worden gemaakt, kunnen verschillende scenario’s voor het onderhoud worden vergeleken. Bij het vergelijken van de onderhoudsscenario’s kan de nadruk worden gelegd op zowel de financiën als kwaliteit. Beide doelen hebben een andere onderhoudsstrategie tot gevolg. Als onder kwaliteit ook het aantal uren wegwerkzaamheden wordt meegenomen, worden ook de effecten van het onderhoud op de wegcapaciteit inzichtelijk gemaakt. Deze financiële en kwalitatieve inzichten kunnen een grote meerwaarde vormen voor de partijen, die betrokken zijn bij de vorming van een geïntegreerd contract. Een infrastructuurtraject kan worden gezien als een product met behalve kosten ook opbrengsten. Er is een analogie tussen een snelwegtraject en een productieband in een fabriek. Producten of auto’s moeten van de ene naar de andere kant en als er onderhoud wordt gepleegd staat de band stil en is er geen productie. Bij een snelwegtraject is er bij onderhoud minder capaciteit beschikbaar, wat kan leiden tot minder doorstroom van het verkeer. Tegenover de kosten van aanleg, beheer en onderhoud staan de opbrengsten van de beschikbaarheid. Voorbeelden van opbrengsten van infrastructuur zijn rekeningrijden, tolsystemen en de gebruikersvergoedingen van operators aan de spoorbeheerder (ProRail). Doordat onderhoud niet alleen van invloed is op de uitgaven, maar door de verminderde beschikbaarheid ook op de inkomsten van de infrastructuur, zal het ontwerp en de onderhoudsstrategie meer gericht zijn op de beschikbaarheid van de infrastructuur. Het onderzoek zal zich richten op de vraag of het mogelijk is onderhoudsstrategieën te bepalen met een model en een antwoord geven op de vraag

6


of andere doelstellingen in het onderhoud (goedkoper of minder onderhoudsbehoefte) leiden tot een ander onderhoudsregime. Dit model zal aan de hand van een casestudie worden getest. 1.2.1

Probleemstelling Met de verschuiving van de rol van Rijkswaterstaat van technisch beheerder van wegen naar kwaliteitsbewaker van wegen is er een toenemende behoefte aan instrumentarium om onderhoudskosten over een lange periode inzichtelijk te maken. Onderhoud aan een infrastructuur wordt uitgevoerd op basis van expertise en technische staat van de infrastructuur. Er wordt nauwelijks gewerkt met optimalisatie modellen, lifecycle management, waardoor de kosten van het onderhoud en de beschikbaarheid van de weg niet optimaal met elkaar in evenwicht zijn. Door toenemende drukte op de infrastructuur is ook beschikbaarheid een belangrijke kwestie in het onderhoud en de politiek geworden. De beheerder en de bouwer zijn verschillende instanties met verschillende, vaak tegenstrijdige belangen, waardoor aanleg, onderhoud en beschikbaarheid van de infrastructuur niet optimaal op elkaar zijn afgestemd. Waar de wegen nu worden gezien als product dat eenmalig wordt ingekocht, kunnen deze in de toekomst meer worden gezien als dienst, waarbij over een langere periode betaald wordt voor een geleverde prestatie (bereikbaarheid). Rijkswaterstaat betaalt de tijdelijke wegbeheerder (aannemer) een vergoeding voor het beschikbaar zijn van de weg. Van deze vergoeding betaalt de aannemer alle kosten voor aanleg, beheer en onderhoud. In geval van rekeningrijden zal het de gebruiker zijn die betaalt voor de aanleg en het beheer van de infrastructuur. Om een duidelijk beeld te krijgen van beheer en onderhoudskosten en om inzichtelijk te maken of de aannemer, op basis van levenscyclusanalyse, andere beslissingen neemt bij een langdurig beheerscontract, is modelmatige ondersteuning nodig.

1.2.2

Doelstelling Door middel van een model, dat met behulp van lifecycle management, verschillende onderhoudsscenario’s kan doorrekenen, voor meerdere scenario’s de kosten van het onderhoud, het gebruiksniveau en de beschikbaarheid van de weg inzichtelijk maken. Het model moet een antwoord op de vraag geven of het mogelijk is om de onderhoudsfilosofie met voorspellingen en analyses van een model te ondersteunen. Het model moet een hulpmiddel zijn in de contractvorming tussen beheerder en aannemer in een design/built/maintain-contract. Het meenemen van een tijdsdimensie in het model zal de beschikbaarheid van de infrastructuur kunnen maximaliseren en daarmee de maatschappelijke schade van onderhoud (langere reistijden) minimaliseren. Naar aanleiding van de doelstelling zijn de volgende subdoelen geformuleerd: • Wat is lifecycle management en waar wordt het toegepast; • Kan lifecycle management een toevoeging zijn in het wegbeheer;


7

• • • •

1.3

Waaruit bestaat een weg, welke levensduren hebben de verschillende onderdelen en hoe zijn deze op elkaar af te stemmen; Hoe kan het langdurig onderhoud aan een snelweg worden gemodelleerd; Kan een model een ondersteuning zijn voor het strategische proces van het opstellen van design/built/maintain contracten; Leidt het meenemen van een prijs voor beschikbaarheid van infrastructuur tot andere afwegingen dan wanneer alleen naar de goedkoopste oplossing wordt gekeken.

Opbouw van het rapport Lifecycle management in het wegonderhoud • Hoe ziet het huidige onderhoudsregime eruit en welke problemen brengt dit met zich mee; • Wat is lifecycle management (LCM) en waar wordt dit toegepast; • Welke optimalisatie methode van lifecycle management past het best bij het optimaliseren van snelwegonderhoud; • Is LCM een goede methode om te komen tot een optimaal onderhoudsprogramma en gebruiksniveau van een wegvak. Plaats van het onderzoek in de werkelijkheid • Wie maakt de afwegingen in het wegonderhoud en wat voor plaats heeft lifecycle management daarin; • Bij welke contractvormen tussen aannemer en Rijkswaterstaat kan lifecycle management toegepast worden. Opstellen eisen voor modellering en optimalisatiemethode. • Waaruit is een weg opgebouwd, wat zijn de grootste kostenposten en welke onderdelen vormen de grootste risico’s; • Hoe kunnen de verschillende levensduren en onderhoudsbehoefte van de verschillende wegonderdelen op elkaar worden afgestemd; • Wat zijn de maatschappelijke kosten en daarmee het verlies aan beschikbaarheid voor de gebruiker, indien een weg wordt onderhouden; • Welke data zijn van belang voor het berekenen van lifecycle kosten van een wegtracé en welke data zijn daarvan beschikbaar; • Aan welke eisen moet een model voldoen en wat moet de output van het model in kaart brengen. Verschillende onderhoudsstrategieën • Er bestaan verschillende onderhoudsstrategieën en bouwmethoden. Wat zijn de lifecycle kosten als deze strategieën en methoden worden toegepast en wat is het effect op de beschikbaarheid en het gebruiksniveau van de weg.

8


Casestudie • Is het ontwikkelde model toepasbaar in de realiteit en stroken de uitkomsten met de realiteit. Conclusies • Welke conclusies kunnen worden getrokken aan de hand van de resultaten van het model. 1.3.1

Leeswijzer Na een probleembeschrijving en analyse, zal worden ingegaan op het begrip lifecycle management (lifecycle kosten) in hoofdstuk 2. Wie maken op dit moment de lifecycle management afwegingen in het wegbeheer en welke verschuiving is daarin zichtbaar. Deze deelvragen worden vervolgens in dit hoofdstuk behandeld. De rol van Rijkswaterstaat als asset manager van het snelwegnetwerk en de mogelijkheden om voor bepaalde trajecten het lifecycle management uit te besteden komen aan de orde. In hoofdstuk 4 gaat de modelbeschrijving in op de benodigde informatie voor een modellering voor een langdurig beheerscontract en de aannamen die moeten worden gemaakt. Vervolgens volgt een beschrijving van de modelopbouw en de gebruikte formules in hoofdstuk 5. De casestudie en de scenario’s die in het model worden doorgerekend komen aan bod in hoofdstuk 6, waar ook een vergelijking tussen de verschillende scenario’s wordt gemaakt. Het geheel wordt afgesloten met conclusies en aanbevelingen voor verder onderzoek.


9

2

Theorie van lifecycle management

2.1

Inleiding lifecycle management Dit hoofdstuk zal antwoord geven op de volgende onderzoeksvragen: • Wat is lifecycle management (LCM) en waar wordt dit toegepast; • Welke optimalisatie methode van lifecycle management past het best bij het optimaliseren van snelwegonderhoud; • Is de LCM wel een goede methode om te komen tot een optimaal onderhoudsprogramma en gebruiksniveau van een wegvak. In dit hoofdstuk zal worden toegelicht wat lifecycle management (LCM) is en waarom het in de wegenbouw en onderhoud wordt toegepast. Vervolgens worden de optimalisatiemethodes afgewogen en wordt getoetst of deze kunnen bijdragen aan een optimaal onderhoudsprogramma. Deze methode zal ten grondslag staan aan de modellering van het langdurige onderhoud van snelwegen.

2.2

Lifecycle management • Wat is lifecycle management (LCM) en waar wordt dit toegepast; Eerst zal de geschiedenis van lifecycle management worden toegelicht, vervolgens komt een definitie, waarna verschillende typen lifecycle management worden toegelicht. Onder deze typen vallen optimalisatie methoden. Verderop in het hoofdstuk zal een type lifecycle management worden gekozen en ook een optimalisatie methode, welke als basis zal dienen voor het lifecycle model.

Figuur 2.1: indeling lifecycle management naar typen en methoden

10


2.2.1

Geschiedenis van lifecycle management (LCM) Hieronder volgt een korte beschrijving van de ontwikkeling van lifecycle management. De economie van Highway engineering is geïntroduceerd door Gillespie in “Manual of the Principles and Practices of Road Making” in 1847. Het beste kosteneffectieve project werd het project met de beste inkomsten in verhouding met de aanleg en onderhoudskosten. Dit wordt gezien als de basis van het latere lifecycle management. LCM werd in de jaren 30 in Amerika een bekend fenomeen door het boek “principles of engineering economy” door Eugene L. Grant. Dit boek werd een klassieke referentie voor iedereen die te maken had met effecten van engineering. Tijdens de oorlog ontwikkelde Lawrence D. Miles het concept van value engineering. Dit is veel breder dan LCC, want dit kijkt behalve naar de totale kosten ook naar de functies.[Kirk, S. J. 1995] Deze techniek heeft zich in de Tweede Wereldoorlog veelvuldig bewezen in het Amerikaanse leger. LCM keerde pas in de jaren 60 terug in het wegonderhoud. Door relatief weinig gegevens kon er echter geen betrouwbare LCM analyse worden uitgevoerd. Er werd op dat moment vooral gekeken naar informatieverzameling en voorspellingen van voertuiggebruikskosten door experimenten. Grote bedrijfsschandalen in de jaren 80 en 90 ondersteunden de roep van grote investeerders naar transparantere en integere financiën. De London Stock Exchange riep via het voor haar geschreven rapport “The Turnbull Report” op tot meer financieel management. Op grond hiervan ging men kostenmanagement uitbreiden naar risico gebaseerd kosten management en ook meer focussen op de totale kosten: Lifecycle Costs. [Emblemsvåg, J. 2003] Pas vanaf begin jaren 80 begonnen de Amerikaanse wegoverheden het gebruik van LCM te stimuleren wat uitmondde in een software tool van de Federal Highway Association in 2002. [Ozbay, K. 2003] Door ontwikkeling van het lifecycle management principe is het mogelijk om dit toe te passen bij complexe problemen, zoals het beheren van een wegennet. Vanaf begin jaren 70 werden wegbeheerders geconfronteerd met economische recessie en als consequentie daarvan een drastisch verlaagd budget. Hierdoor werden zij gedwongen veel meer op een economisch verantwoorde wijze met bouw en onderhoud van hun wegen om te gaan. De groeiende publieke bemoeienis, aandacht voor fileproblemen en wegcapaciteit en de groeiende economie en mobiliteit hebben dit proces in een stroomversnelling gebracht. De combinatie van een groeiende vraag naar mobiliteit, te weinig geld om alle mobiliteitsproblemen op te lossen en het liberaliseren van de markt voor wegenbouwers hebben wegbeheerders aan het denken gezet. Het wordt een steeds grotere uitdaging om het beste uit een netwerk te halen tegen een zo laag mogelijke prijs. [Rafi, A. 2001] Om deze complexe uitdaging aan te gaan zijn er begin jaren 70 verhardingsonderhoud managementprogramma’s geschreven later gevolgd door brug en tunnel managementsystemen. In de jaren 80 werden deze systemen beter en meer betrouwbaar door de verbeterde computertechniek. Pas


11

begin jaren 90 is het eerste overkoepelende wegmanagementsysteem ontwikkeld. Hiervoor werd data van het hele wegnetwerk bekeken en continu bijgewerkt. Deze systemen, ook wel geïntegreerde wegmanagementsystemen of asset managementsystemen genoemd, worden geacht de meest effectieve en efficiënte manier van wegonderhoud te vinden en de kwaliteit van de weg te verbeteren. Niet alleen de beheerder profiteert hiervan, maar ook de gebruiker en het milieu. Het optimaliseren van wegwerkzaamheden leidt tot minder oponthoud en een betere beschikbaarheid van de weg. Een betere weg betekent snellere doorstroom en daardoor minder uitstoot en verbruik van benzine. Dit komt ten goede aan zowel het milieu als de gebruiker. Bijkomend verschijnsel is een verbeterde betrouwbaarheid. Onderhoud wordt immers zoveel mogelijk gepland uitgevoerd en correctief onderhoud wordt geminimaliseerd. De gebruiker weet in principe wanneer de weg wel of niet (volledig) beschikbaar is. Tegenwoordig wordt LCM op allerlei gebieden toegepast, zoals de logistiek, defensie en in steeds meer gevallen onderhoud van kapitaal goederen zoal gebouwen, infrastructuur, etc. 2.2.2

Lifecycle management “het is niet slim om te veel te betalen, maar het is dom om te weinig te betalen”. In onderhoud spelen voortdurend de keuzes tussen repareren of vervangen, preventief of correctief onderhouden, tijdstippen van kwaliteitscontroles etc. Om de keuzes in het wegonderhoud te verduidelijken een voorbeeld: Bij een wegvak van 100 meter springt, veel eerder dan gebruikelijk, op de rechter rijstrook het asfalt er vanaf, waardoor gerafeld asfalt ontstaat en veel losliggende steentjes op de weg liggen. Nu is de vraag wat moet je nu repareren. Moeten de aanliggende wegvakken ook gerepareerd worden of repareer je alleen het gerafelde wegvak of wordt ook de linker rijstrook opnieuw geasfalteerd. Naast de vraag wat te repareren is er ook de vraag hoe te repareren. Wordt hetzelfde type asfalt aangebracht met de kans dat de schade weer zo snel optreedt of wordt er een ander type aangebracht. Het eventueel aanpassen van de wegconstructie zodat de weg minder onderhoud nodig heeft, kan een aantrekkelijke optie blijken. De hogere kosten van de aanleg/renovatie verdienen zich in de tijd terug doordat er minder onderhoud gepleegd wordt. Nu rest de vraag wanneer dit onderhoud moet plaatsvinden. Kan de reparatie ’s nachts uitgevoerd worden, of moet de weg voor langere tijd dicht. Bijvoorbeeld in een weekend of de vakantieperiode. Of moet de weg over meerdere nachten worden onderhouden? Als onderhoud zowel in 4 nachten als in eenmaal 24 uur kan worden gedaan, welke optie is dan het beste. ’s Nachts zal er minder verkeer door de (gedeeltelijke) stremming worden gehinderd. Echter de weg moet meerdere malen worden afgezet, het onderhoud duurt langer en de wegwerkers en het materieel moeten 4 nachten naar dezelfde plaats. Overdag zal de ge-

12


bruiker veel meer last hebben van het onderhoud, echter de werkzaamheden zijn in 24 uur wel afgerond. Lifecycle management (LCM) of Lifecycle cost analyse (LCCA) is een economische evaluatietechniek over de levensduur van een kapitaalgoed (bijvoorbeeld weg, spoorlijn of machine) die verschillende alternatieven met elkaar vergelijkt. De verschillende alternatieven houden verschillen in bouw, onderhoud, controle en gebruik in. Alle kosten zoals aanleg, onderhoud, beheer, eventuele inkomsten en soms sloopkosten worden hierbij meegenomen. [Blanchard 1992]. Het doel van LCM is te komen tot een set van alternatieven die over de levensduur de laagste kosten (voor de eigenaar en gebruiker) met zich meebrengt. LCM helpt beheerders om keuzes te maken in het levensduurproces van het kapitaalgoed. Gewoonlijk overtreffen de beheersen onderhoudskosten en de afbraakkosten de aanlegkosten. De optimale balans tussen alle alternatieven is gevonden wanneer de levensduurkosten het laagste zijn. Lifecycle management (LCM) begint met de planningen ontwerpfase van een object waarin alle belangrijke basisbesluiten worden genomen (ontwerpeisen, levensduur, contractvorm). Daarna volgt de constructie van het object, de operatie en het onderhoud, en tenslotte de verwijdering. Aspecten die bekeken worden zijn de financiën, technische aspecten en de veiligheid. Bij LCM worden de kosten van de verschillende fasen tegen elkaar afgewogen. De kosten van de investeringen worden afgewogen tegen de kosten van (eventueel extra) onderhoud. Ook wordt bij het ontwerp en de kosten daarvan gekeken naar de kans op (gedeeltelijke) uitval van het object. De veiligheid is niet altijd in het geding bij gedeeltelijke uitval en dit leidt ook niet altijd tot grote schade. Als reparatie en herstel snel en relatief goedkoop kan plaatsvinden kunnen (besparingen op) de investeringskosten worden afgewogen tegen de gevolgen van de (toegenomen) kans op uitval. Als onderdeel van LCM moet een informatiesysteem worden opgezet waarin alle relevante gegevens worden opgeslagen. [Brink, M. B. v. d. 2002] Naast kosten kijkt een LCM ook naar de inkomsten en de misgelopen inkomsten als gevolg van onderhoud. Onderhoud neemt capaciteit in, waardoor gebruikers minder capaciteit kunnen benutten. Dit leidt tot extra reistijd voor de gebruiker door file of omrijden. Deze extra kosten voor de gebruikers kunnen in een LCM worden meegenomen, door deze aan de verschillende onderhoudstypen en tijdstippen te koppelen en over de levensduur van het systeem mee te nemen. Hierdoor wordt er niet alleen geoptimaliseerd naar hoeveelheid onderhoud, maar ook naar de kosten van niet beschikbaarheid. Verder is het mogelijk om een systeem te optimaliseren op kwaliteit en performance. De keuze om een bepaalde kwaliteit te garanderen hangt af van het te kiezen ontwerp en de onderhoudsstrategie en het monitoren van de kwaliteit.


13

LCM studies kunnen worden gebruikt voor: [Barringer, P. 1996] • Haalbaarheidsstudies: het meten van de impact van een systeem- of projectlevensduurkosten op lange termijn. • Keuze van onderdelen/leveranciers/ontwerp: geschatte lifecycle kosten kunnen worden gebuikt bij afweging van onderdelen, materialen of ontwerp keuze. • Onderhoudsanalyse: het bepalen van onderhoudskosten in plaats van dat deze kosten percentages van de totale kosten zijn. • Risicoanalyse: door verschillende risico’s in een LCM mee te nemen in de afweging kunnen risico’s voorkomen of ingecalculeerd worden. In dit onderzoek zal een lifecycle model worden gebruikt voor een combinatie van onderhoudsanalyse en risicoanalyse. Lifecycle management wordt veelvuldig toegepast in de systeemengineering en de logistiek. Het optimaliseren van vervangingsfrequenties van onderdelen met behulp van kansberekening en risicoanalyse over de verwachte levensduur van onderdelen is hier een voorbeeld van. Door elk scenario door te rekenen voor wel of niet vervangen kan men, als men de risico’s en schade van falen weet, de beste vervangingsfrequentie vaststellen. Ook bij defensie zijn LCM analyses in gebruik. Bijvoorbeeld bij het opstellen van onderhoudsschema’s voor fregatten en tanks. [Stavenuiter, J. 2002] 2.2.3

Verschillende typen LCM Er bestaan verschillende LCM typen. Deze typen kunnen grof worden ingedeeld in 2 grote groepen: dynamisch en statisch. Bij statische modellen wordt uitgegaan van een langdurig onveranderde situatie met vaak een tijdshorizon in het oneindige. In dynamische modellen is het mogelijk dat er plotselinge ontwikkelingen plaatsvinden of dat variabelen kunnen veranderen in de tijd (bijvoorbeeld de rentevoet).[Dekker, R. 1997] De statische modellen De statische modellen kunnen weer worden ingedeeld in 3 groepen: • Correctief onderhoud; • Preventief onderhoud; • Opportunistisch onderhoud. Degradatie modellen die betrekking hebben op de snelheid waarmee onderdelen verslechteren, worden vooraf vastgesteld en veranderen niet in de tijd. Deze statische methoden worden vooral gebruikt in systemen waarbij de degradatie niet te meten valt, of in situaties waar metingen van de huidige toestand vele malen duurder zijn dan correctief of met vaste regelmaat vervangen. Hierbij kan men denken aan gesloten machines, waarvan de toestand van de onderdelen aan de buitenzijde niet te controleren is. Slechts waneer een onderdeel stuk is, correctief, of bij een periodieke revisie een onderdeel vervangen wordt, preventief, kunnen eventueel omliggende onderdelen (preventief) worden vervangen. Een voorbeeld van statische modellen is het vervangen van lampen van een lichtmast. Het naar beneden halen van de kop, waarin meerdere lam-

14


pen zitten, is de grootste kostenpost bij het vervangen van de lampen. Bij een defect aan 1 lamp, moeten de andere lampen dan ook worden vervangen? De levensduur van de lampen is over het algemeen bekend, evenals de stochastische verdeling hiervan. Het vervangen van andere lampen zal afhangen van het tijdstip van defect van de eerste lamp, in verhouding met de levensduur van de andere lampen in de kop. Door met kansberekening te rekenen zal voor elk moment een andere strategie gelden. Levensduur schattingen zullen bij statische modellen echter gedurende de looptijd van de modellen niet worden bijgesteld. Correctief onderhoud Modellen voor alleen correctief onderhoud kunnen worden toegepast in gevallen waarbij de productie door kan gaan als er 1 of meerdere onderdelen uitvallen. Pas als de kosten voor onderhoud gelijk zijn aan de gemiste baten zal er onderhoud worden gepleegd. Alleen de aangetaste onderdelen zullen worden vervangen. Dit principe wordt alleen toegepast bij systemen waarbij preventief onderhoud erg duur is, de kosten van falen van het systeem niet erg hoog zijn of een combinatie van beide. Preventief onderhoud Het voordeel van preventief onderhoud is dat je het kan plannen. Preventieve onderhoudsmodellen zijn weer onder te verdelen in de manier dat deze modellen de onderdelen toedelen voor onderhoud. Het is mogelijk hierin te variëren van vaste groepen naar wisselende groepen onderdelen die tegelijkertijd worden onderhouden. Dit type onderhoud wordt toegepast bij systemen die absoluut niet mogen falen in verband met veiligheid of kosten. Het statische preventieve onderhoud gebeurt vooral bij systemen waarbij de kwaliteit van te vervangen of repareren onderdelen niet of nauwelijks te meten is. Opportunistisch onderhoud In dit modeltype wordt zowel preventief als met correctief onderhoud gepland. Door correctief onderhoud mee te nemen is het lastig een planning te maken. Preventief onderhoud wordt gepland door faalkansen, bijvoorbeeld het falen van een onderdeel, waarna bij vervanging/revisie van het falende onderdeel ook andere onderdelen worden vervangen/gereviseerd. Hierbij wordt niet bijgehouden wat de kwaliteit van de onderdelen is. Bij falen van één onderdeel (correctief) kunnen, omdat het systeem toch uit elkaar wordt gehaald of stopgezet, andere (omliggende) onderdelen ook worden vervangen (preventief). De dynamische modellen Het grote voordeel van dynamische modellen is dat deze modellen kunnen inspelen op veranderende situaties. De samenstelling van het systeem kan bijvoorbeeld worden veranderd en bepaalde typen onderhoud kunnen goedkoper of duurder worden. Deze modellen kunnen in 2 groepen worden ingedeeld:


15

•

Vaste tijdshorizon, hierbij worden de vervangingsbeslissing variabelen als parameter in de tijd gesteld. • Variabele tijdshorizon, waarbij door de combinatie van een vaste en variabele horizon geprobeerd wordt de voordelen van beide te combineren. Bij een variabele tijdshorizon is de systeemhorizon oneindig, maar worden beslissingen genomen op basis van een langetermijnplanning en kan de planning worden aangepast op korte termijn gebeurtenissen. Er wordt gewerkt met het zogenoemde Markov beslissingsmodel. Bij een Markov beslisnetwerk wordt ervan uitgegaan, dat de werkelijkheid op ieder moment door een toestand kan worden beschreven. De beslisser weet echter niet in welke toestand de wereld zich bevindt. De beslisser heeft een aantal testen ter beschikking om iets over de toestand van de wereld te weten te komen. De testen geven echter een onzekere uitspraak over de wereld. Op basis van hiervan kan de beslisser kiezen tussen een aantal alternatieven die de toestand van de wereld veranderen. De effecten van de acties zijn echter ook onzeker. Al met al is er op ieder moment niet meer dan een kansverdeling over de toestanden bekend. Op basis hiervan worden afwegingen gemaakt tussen verschillende typen onderhoud. De degradatiemodellen kunnen bij dynamische modellen in de tijd worden bijgesteld. Aan de hand van metingen en vastgestelde levensduur van onderdelen kan een degradatie model opnieuw worden vastgesteld. Het model wordt op deze manier continu gekalibreerd naar de werkelijkheid. Bij Rijkswaterstaat wordt bijvoorbeeld na een meting van het wegdek dit in het IVON-systeem vergeleken met het standaard degradatiemodel van dat type wegdek en verkeerintensiteit. Zodra 2 metingen afwijken van het standaard model kan de onderhoudsplanning worden aangepast. Hierdoor voorkomt men correctief onderhoud. Hiermee worden kosten gereduceerd en veiligheid van de weggebruiker gegarandeerd. 2.2.4

Asset management Lifecycle management is een verlengstuk van asset management. Daarom zal de term asset management worden toegelicht en de plaats van lifecycle management, als onderdeel van asset management, worden bepaald. Asset management is de verzameling van processen, als risico analyse, prestatie meting, prestatie vastlegging en training om samen de lifecycle kosten, de performance en de risico’s te optimaliseren. [Woodhouse, J. 2001] Het gaat dus om value for money voor alle belanghebbenden. In het geval van een snelweg zijn dit: • de beheerder; • de eigenaar; • de gebruikers; • de omwonenden. Een wegbeheerder, in Nederland Rijkswaterstaat, heeft een verzameling van assets in haar beheer. In het geval van Rijkswaterstaat, een verzameling van snelweg verbindingen. Om de doeltreffendheid van beleid te kunnen meten, is het nodig om bepaalde prestaties, zoals de wegkwaliteit en de beschikbaarheid, te kunnen kwantificeren. Zowel het publiek als de poli-

16


tiek wil zien of de euro’s wel effectief worden besteed. In landen als de Verenigde Staten, Australië en Nieuw-Zeeland werken wegbeheerders aan systemen om geldstromen en kwaliteit inzichtelijker te maken en aan elkaar te kunnen koppelen. In deze landen wordt dit Asset management genoemd. In andere landen heet dit infrastructure management. [Flutters, M. B. 2005] Voor het reduceren van de lifecycle kosten van de afzonderlijke wegtrajecten, wordt lifecycle management toegepast. Lifecycle management zorgt voor een optimaal programma voor één wegverbinding, terwijl Rijkswaterstaat het gehele netwerk wil optimaliseren. Voor goed asset management moet de verschillende trajecten waarbij lifecycle management is toegepast op elkaar worden afgestemd. Als voor alle snelwegtrajecten afzonderlijk de lifecycle kosten worden geoptimaliseerd, moet Rijkswaterstaat als asset manager de regie over het gehele netwerk behouden. Dit houdt in dat RWS deze trajecten weer op elkaar moet laten aansluiten. Verder moet Rijkswaterstaat als asset manager constant de prestaties van de onderliggende trajecten kunnen monitoren. Hierdoor is de dienst op de hoogte van de staat van al haar assets (snelwegtrajecten).

Figuur 2.2: Rijkswaterstaat als asset manager, opdeling naar geografische ligging

Deze scheiding tussen netwerk en traject optimalisatie, geeft mogelijkheden voor Rijkswaterstaat om lifecycle management bij een derde partij te


17

plaatsen. Rijkswaterstaat sluit dan een service level agreement af met een derde partij waarin zowel de staat van de weg als de beschikbaarheid zijn vastgelegd. Vervolgens wordt de partij afgerekend op de geleverde prestaties. Asset management zorgt voor een goed integraal beheer van de verschillende snelwegen. Hierbij zijn zowel de lifecycle kosten geoptimaliseerd, verkeershinder geminimaliseerd en de risico’s zoveel mogelijk in kaart gebracht en afgedekt. Lifecycle management in het onderhoud • Is LCM een goede methode om te komen tot een optimaal onderhoudsprogramma en gebruiksniveau van een wegvak. Onderhoud wordt gedaan om verschillende redenen: • Reduceren van de faalkans; • Het identificeren van verborgen gebreken; • Verlengen van de levensduur; • Verbeteren van de efficiëntie van het gebruik; • Verminderen van gebruikerskosten; • Voldoen aan de wetgeving. En in mindere mate: verbeteren van het bedrijfsimago. Er zijn 2 hoofdtypen onderhoud, namelijk preventief en correctief onderhoud. Wanneer de schade aan het systeem of van de eventuele gebruikers groot zal zijn, is het effectief om preventief onderhoud te plegen. Daarnaast zijn er 2 typen falen van een onderdeel: norm falen en fysiek falen. Er moet altijd een keuze gemaakt worden tussen deze typen onderhoud. Verder kan er ook levensduurverbeterend onderhoud worden gepleegd, waardoor een onderdeel een betere kwaliteit krijgt dan haar beginkwaliteit. [Dekker, R. 2000]

totale kosten

optimum

kosten

2.2.5

kosten correctief onderhoud + schade kosten

kosten preventief onderhoud kort

onderhoudsinterval

lang

Figuur 2.3: levensduurkosten in relatie tot onderhoudsinterval [Wilson, A. 1999]

18


Het doel van de LCM is het berekenen van het maximale resultaat van een investering. Het is echter lastig om het resultaat van een onderhoudsinvestering te bepalen. Onderhoudsmanagement is de kunst om het juiste onderhoud op de juiste tijd uit te voeren. [Wilson, A. 1999] Veel preventief onderhoud kost door de hoge frequentie en de hoeveelheid onnodig vervangen onderdelen veel geld. Naarmate de frequentie van preventief onderhoud daalt, groeit de kans op correctieve schade en daarmee de kosten voor correctiefonderhoud. De optimale mix tussen correctief en preventief onderhoud geeft het gunstigste (financiële) resultaat (zie figuur 2.3). Naast onderhoud zijn gebruik en ontwerp van de infrastructuur van invloed op de lifecycle kosten. Om de invloeden van ontwerp, gebruik en onderhoud op de lifecycle kosten duidelijk in kaart te brengen is het volgende schema ontwikkeld door Mishalani en Olayé (zie figuur 2.4). [Zoeteman, A. 2004] Planning, ontwerp en onderhoud worden beperkt door financiële ruimten. Op grond hiervan worden op voorhand al concessies gedaan voor het uiteindelijke ontwerp en de onderhoudsstrategie. Het aanleggen van infrastructuur, het gebruik en het onderhoud brengen kosten met zich mee. De gebruiksintensiteit en het gepleegde onderhoud zijn weer van invloed op de levensduur van de infrastructuur. De planning- , aanleg, gebruiken onderhoudskosten zijn samen de lifecycle kosten. Onder de gebruikskosten kunnen ook de kosten vallen die een beheerder moet betalen voor het niet beschikbaar zijn van een weg of hier kunnen inkomsten door verhuur aan gebruikers mee tellen. Hierdoor zullen het gebruik van de infrastructuur en de beschikbaarheid meetellen in de levensduurkosten. In figuur 2.4 is duidelijk te zien dat de links staande budgettaire beperkingen doorwerken in de levensduur van een systeem. Door concessies te doen in het ontwerp, de planning en het onderhoud zal de levensduur niet optimaal zijn.

Figuur 2.4: systeemlevensduur en lifecycle kosten [Zoeteman, A. 2004]


19

Door lifecycle management toe te passen, kunnen de lifecycle kosten worden geminimaliseerd en daarmee kan het ontwerp optimaal afgestemd worden op de behoeften gedurende de levensduur van het object. De onderhoudsbehoefte en kosten hebben hun weerslag op de investeringen. Door deze gezamenlijk te bekijken kunnen de lifecycle kosten worden geoptimaliseerd. Bij asset management worden de lifecycle kosten van alle assets (bijvoorbeeld snelwegtrajecten of spoorlijnen) op elkaar afgestemd. 2.2.6

Waar en wanneer worden asset en lifecycle management toegepast • Wat is lifecycle management (LCM) en waar worden dit toegepast; In de vakgebieden van spoor- en wegenbouw en onderhoud begint het gebruik van LCM analyses toe te nemen. Arcadis en de UIC hebben samen het ECOtrack systeem ontwikkeld, welke het spoorwegonderhoud optimaliseert aan de hand van inventarisatie van spoor, ondergrond, ballast, dwarsliggers en gebruik, degradatiemodellen en metingen. [Jager, B. 2001] Dit systeem werd gebruikt bij de Belgische en Zwitserse spoorwegen. In de wegenbouw en onderhoud is er een systeem ontwikkeld door de wereldbank, highway development tool 4, dat het bouwen en onderhouden van wegen optimaliseert. Door middel van een duidelijke inventarisatie van de wegdelen, goede meetresultaten van de kwaliteit van de weg en het gebruik en bekende degradatie modellen wordt een middellange en lange termijn planning gemaakt voor een wegnetwerk. [Morosiuk, G. 2001] Deze tool wordt gebruikt door de wereldbank voor ontwikkelingslanden, maar ook door landen als Australië, Nieuw-Zeeland, het Verenigd Koninkrijk en de Verenigde Staten. In de toepassing van spoor en weg wordt LCM vooral gebruikt om de onderhoudsstrategieën te bepalen.

2.3

Criteria voor lifecycle management in het wegonderhoud • Welke optimalisatie methode van lifecycle management past het best bij het optimaliseren van snelwegonderhoud; Als lifecycle management in de wegenbouw en onderhoud zou worden toegepast moet het voldoen aan een aantal criteria. Deze criteria zorgen er voor dat de juiste optimalisatiemethode, en daarmee ook het beste toe te passen type LCM, wordt gekozen. Er zijn een aantal optimalisatie methoden binnen lifecycle management (zie figuur 2.1), die elk hun deel of delen van een levensduurcyclus van een systeem optimaliseren. Sommige methoden optimaliseren het ontwerp ten opzichte van de wensen van de eindgebruiker, sommigen optimaliseren alleen het onderhoud en weer anderen optimaliseren de gehele levensduur van een systeem. Naast verschillen in welke fase een systeem wordt geoptimaliseerd, is er ook nog een verschil tussen kwalitatief en kwantitatieve optimalisatie. Bij kwalitatieve optimalisatie wordt vooral gekeken naar de kwaliteit van het wegdek en de planning van het onderhoud. Bij een kwantitatieve analyse wordt vooral gekeken naar een optimale verhouding in financiële zin tussen ontwerp, preventief en correctief onderhoud en levensduur. Een stap verder is om hierbij ook de inkomsten voor beschikbaarheid

20


of kosten voor niet beschikbaarheid in te laten meewegen. Om een wegbeheercontract voor een langdurige periode uit te schrijven, waarbij beschikbaarheid belangrijk is, is het nodig om zowel in kwalitatieve als in kwantitatieve zin een weg te optimaliseren over de contractperiode. Doordat we in Nederland te maken hebben met zowel nieuwe weggedeeltes (bijvoorbeeld nieuwe Coentunnel) als bestaande wegdelen, zou de lifecycle methode in elke fase van een weg ingepast moeten kunnen worden; één methode voor de gehele of een gedeelte van de lifecycle . De methode moet een duidelijk inzicht geven in de economische voordelen van het uitbesteden van wegbeheer, en garanderen dat de kwaliteit van een wegdek nooit onder een vooraf bepaald minimum niveau komt. De restkwaliteit aan het einde van het contract moet ook in een contract kunnen worden vastgelegd. De te kiezen lifecycle management optimalisatiemethode moet dit dat ook kunnen waarborgen. Wegbeheer is een dynamisch proces. Door ontwikkelingen in verkeersintensiteit en ontwikkelingen in wegopbouw en onderhoudstechnieken veranderen de snelheid van degradatie van een wegdek over de tijd. Het is heel moeilijk om van te voren vast te leggen wat de levensduur van een wegdek is. Hierdoor moet het mogelijk zijn om gedurende de tijd de snelheid van degraderen te kunnen aanpassen aan de huidige situatie. Methodes met vaste degradatiemodellen over de tijd zijn daarom niet gewenst. 2.3.1

Afweging optimalisatie methoden (Voor een beschrijving van de verschillende optimalisatie methoden zie bijlage C) In dit rapport wordt gezocht naar een optimalisatie methode die op elk gewenst tijdsstip van de levensduur van een systeem/kapitaalgoed kan worden ingezet. Deze optimalisatie zal op verschillende vlakken moeten kunnen worden gerealiseerd. Niet alleen voor de bouwer van het weggedeelte, ook de beheerders- en de gebruikerskosten moeten kunnen worden geoptimaliseerd. Contracten worden immers op dit moment uitgegeven door de staat en deze streeft zo laag mogelijke kosten voor de maatschappij na, waar tegenover staat dat een weg een bepaalde maatschappelijk geaccepteerd niveau moet hebben. De beheerder is immers aansprakelijk voor eventuele schade aan voertuigen en personen als de weg niet boven een bepaald wettelijk minimumniveau verkeert. Wegen die onder dit niveau verkeren, moeten een snelheidsbeperking hebben. Daarnaast zijn er ongeschreven maatschappelijke eisen aan het beschikbaarheids- en betrouwbaarheidsniveau welke een weg zou moeten hebben. De maatschappij zal haar afkeur uitspreken als een weg continu niet beschikbaar is, de capaciteit of kwaliteit niet afdoende is en hiermee de betrouwbaarheid onvoldoende is. De methode zal, zowel in kwantitatieve zin als in kwalitatieve zin, de levensduur van een asset in kaart moeten kunnen brengen om een duidelijke keuze te kunnen maken tussen de verschillende bouw en onderhoudsmethodes. Hoewel een bij optimaal systeem vanaf het ontwerp door een combinatie van methodes wordt geoptimaliseerd, is het in dit geval, doordat er op een willekeurig moment moet kunnen worden begonnen met de LCM analyse,


21

niet mogelijk om een aantal optimalisatie methoden te gebruiken. Er is niet een specifieke methode in de literatuur te vinden die zowel kwalitatief als kwantitatief de lifecycle costs, performance en de risico’s met een combinatie van beschreven methoden onderzoekt (zie bijlage C). [Dekker, R. 2001] De output van dit rapport is een model dat het onderhoud optimaliseert, maar ook onderhoud kan terugkoppelen aan het ontwerp. Dit houdt ook in dat er betrouwbare voorspellingen moeten kunnen worden gedaan over wanneer een wegdek onderhouden of vernieuwd moet worden. Hetzelfde geldt voor de kustwerken, bermen, ondergrond, installaties en het wegmeubilair. Concluderend kan dan ook gezegd worden dat de optimalisatiemethode van de lifecycle cost het meest overeenkomt met de wensen van dit onderzoek. Het is in te passen in elke fase van de lifecycle van de weg, zowel in de ontwerp- als gebruiksfase. Verder kan een duidelijk kwalitatief en kwantitatief beeld worden verkregen van de verschillende ontwerpen onderhoudsalternatieven. Deze dynamische optimalisatiemethode verschaft de mogelijk om gedurende de contractperiode, parameters zoals rente, verkeersintensiteit en wegopbouw te wijzigen. Het onderzoek zal dan ook gebruik maken van de LifeCycle costs optimalisatie methode, een dynamisch type van lifecycle management. 2.3.2

Lifecycle costs methode Nu de keuze voor zowel type lifecycle management als optimalisatie methode vast ligt, volgt een beschrijving van het te volgen pad voor de lifecycle cost methode. Deze methode is een dynamisch model met daardoor de mogelijkheid om parameters in de tijd te veranderen. Lifecycle kosten analyse is opgebouwd uit een aantal stappen. [Kirk, S. J. 1995; Zoeteman, A. 2004] • De eerste stap is het bepalen van de tijdshorizon, de rentevoet voor toekomstige uitgaven en inkomsten en eventuele parameters die komen uit de bedrijfsvoering of uitvoering van het project; • De tweede stap is het genereren van alternatieven. Afhankelijk wanneer de lifecycle cost methode wordt toegepast zijn dit alternatieven in bouw en/of onderhoudsstrategieën; • De derde stap is het doorrekenen met een lifecycle cost model van alle voorgestelde alternatieven. Met de huidige computerkracht is het ook mogelijk om het model zelf alternatieven te laten genereren. Deze moeten wel binnen vooraf gestelde grenzen van mogelijkheid en wenselijkheid blijven. Zo is het mogelijk om dichterbij/tot de optimale oplossing te komen met de gestelde randvoorwaarden. Meegenomen worden ook de invloeden van de investeringen op de performance. Zo kan een juiste verhouding worden gevonden tussen input (investeringen) en output (kwaliteit). De kosten die worden meegewogen zijn niet alleen de directe kosten maar ook de verborgen kosten voor zowel beheerder als gebruiker. Dit zijn extra gebruikerskosten bij vermindering van productie, kosten die door voor een alternatief te kiezen tot een blijvende productie/kwaliteit lijden; • De volgende stap moet samen met de vorige stap gebeuren, namelijk

22


•

•

het bepalen van de risico’s op de uitgaven en inkomsten. De kans dat een bepaald onderdeel degradeert zoals van te voren volgens een model ingegeven, de mate van gebruik/vraag naar het product etc, moeten allemaal worden bekeken op betrouwbaarheid; De laatste stap is het kiezen van de meest optimale oplossing. Dit hoeft niet persé de goedkoopste oplossing te zijn. Niet alleen kunnen door andere onderhoudsstrategieën hogere initiële kosten over de contractduur terug verdienen, ook kan er een betere performance worden bereikt, die als doelstelling wordt ingegeven; Nadat alle bedragen zijn verdisconteerd, worden de alternatieven met behulp van de netto contante waarde vergeleken.

Verder kunnen gevoeligheid en scenario analyse tot inzicht van de kosten komen. Bij een gevoeligheidsanalyse wordt gekeken hoe een output verandert bij een andere input. De scenario analyse maakt met beslissingsnemers en analisten een aantal mogelijke scenario’s voor de toekomst. Vervolgens wordt de invloed van de input data bekeken op de uitkomst van deze scenario’s. Om deze analyses te doen, wordt gebruik gemaakt van Montecarlo simulaties.[Emblemsvåg, J. 2003] Deze methode kan ongeacht de input en formaat van kansen een systeem doorrekenen. Deze methode is simpel te combineren met een spreadsheet of databaseprogramma. Na simulatie kan de beslisnemer de keuze maken welk alternatief het beste aansluit bij zijn of haar criteria.

2.4

Synthese theorie van lifecycle management In dit hoofdstuk kwamen de volgende vragen aan bod: • Wat is lifecycle management (LCM) en waar wordt dit toegepast; • Welke optimalisatie methode van lifecycle management past het best bij het optimaliseren van snelwegonderhoud; • Is LCM een goede methode om te komen tot een optimaal onderhoudsprogramma en gebruiksniveau van een wegvak. Lifecycle management Lifecycle Management (LCM) of Lifecycle cost analyse (LCCA) is een economische evaluatietechniek over de levensduur van een kapitaalgoed (bijvoorbeeld weg, spoorlijn of machine) die verschillende alternatieven met elkaar vergelijkt. De verschillende alternatieven houden verschillen in bouw, onderhoud, controle en gebruik in. Alle kosten zoals aanleg, onderhoud, beheer, eventuele inkomsten en soms sloopkosten worden hierbij meegenomen. Het doel van LCM is te komen tot een set van alternatieven die over de levensduur de laagste kosten (voor de eigenaar en gebruiker) met zich meebrengt. LCM helpt beheerders om keuzes te maken in het levensduurproces van het kapitaalgoed. Gewoonlijk overtreffen de beheersen onderhoudskosten en de afbraakkosten de aanlegkosten. De optimale balans tussen alle alternatieven is gevonden wanneer de levensduurkosten het laagste zijn.


23

LCM studies kunnen worden gebruikt voor: • Haalbaarheidsstudies: het meten van de impact van een systeem of project levensduurkosten op lange termijn. • Keuze van onderdelen/leveranciers/ontwerp: geschatte lifecycle kosten kunnen worden gebuikt bij afweging van onderdelen, materialen of ontwerpkeuze. • Onderhoudsanalyse: het bepalen van onderhoudskosten in plaats van dat deze kosten percentages van de totale kosten zijn. • Risicoanalyse: door verschillende risico’s in LCM mee te nemen kunnen risico’s in het project worden voorkomen of ingecalculeerd worden. In dit onderzoek zal een lifecycle model worden gebruikt voor een combinatie van een onderhoudsanalyse en een risicoanalyse. Keuze voor methodiek van LCM Veel preventief onderhoud kost door de hoge frequentie en de hoeveelheid onnodig vervangen onderdelen veel geld. Naarmate de frequentie van preventief onderhoud daalt, groeit de kans op correctieve schade en daarmee de kosten voor correctiefonderhoud. De optimale mix tussen correctief en preventief onderhoud geeft het gunstigste (financiële) resultaat. Naast onderhoud zijn gebruik en ontwerp van de infrastructuur van invloed op de lifecycle kosten. Lifecycle management, optimalisatie methodieken, kunnen deze lifecycle kosten optimaliseren. Keuze van de optimalisatie methode De optimalisatiemethode van de lifecycle cost komt het meest overeen met de wensen van dit onderzoek. Het is in te passen in elke fase van de lifecycle van de weg, zowel in de ontwerp- als gebruiksfase. Verder kan een duidelijk kwalitatief en kwantitatief beeld worden verkregen van de verschillende ontwerpen onderhoudsalternatieven. Deze dynamische optimalisatie methode verschaft de mogelijk om gedurende de contractperiode, parameters zoals rente, verkeersintensiteit en wegopbouw te wijzigen. Het onderzoek zal dan ook gebruik maken van de lifecycle costs optimalisatie methode, een dynamisch type van lifecycle management.

24


3

Lifecycle management bij snelwegonderhoud

3.1

Lifecycle management bij snelwegonderhoud Dit hoofdstuk zal antwoord geven op de volgende onderzoeksvragen: • Hoe ziet het huidige onderhoudsregime eruit; • Wie maakt de afwegingen in het wegonderhoud en wat voor plaats heeft lifecycle management daarin; • Bij welke contractvormen tussen aannemer en Rijkswaterstaat kan lifecycle toegepast worden; • Wat zijn de maatschappelijke kosten en daarmee het verlies aan beschikbaarheid voor de gebruiker, indien een weg wordt onderhouden; In dit hoofdstuk zal worden toegelicht hoe het huidige onderhoud wordt gepland. Door in te zoomen op wie de afwegingen in het wegonderhoud maakt is het ook belangrijk om de verhoudingen te bekijken tussen de onderhoudsplanning en onderhoudsuitvoering. Deze verhoudingen zijn vastgelegd in de verschillende contractvormen in het wegonderhoud. Dit geeft de plaats weer die lifecycle management inneemt in het wegbeheer. Tot slot wordt uitgelegd hoe om te gaan met de maatschappelijke kosten van onderhoud.

3.2

Het huidige onderhoudsregime • Hoe ziet het huidige onderhoudsregime eruit Gedurende de levensduur van een stuk infrastructuur moeten er voortdurend keuzes gemaakt worden: • Het onderhoud kan wel of niet worden uitbesteed; • Type onderhoud: preventief of correctief onderhoud; • Frequentie van inspecties; • Tijdstip wanneer het onderhoud wordt gepleegd; • Lengte van het onderhoud; (eventueel wel of niet vervangen of slopen). Het beheer van de rijkswegen wordt uitgevoerd door Rijkswaterstaat. In 2005 beheerde Rijkswaterstaat 5.178 kilometer weg en bedroegen de totale uitgaven voor deze rijkswegen 1.605 miljoen euro. [CBS 2006] Een groot deel van het Nederlandse (snel)wegennet is gerealiseerd in de jaren ’70 van de vorige eeuw. Met een levensduur van 30 à 40 jaar zijn deze wegen de komende 10 jaar allemaal toe aan groot onderhoud. Omdat dit een grote hoeveelheid geld, maar ook beschikbare capaciteit zal gaan kosten is Rijkswaterstaat in 2006 met een offensief begonnen om achterstallig en groot onderhoud versneld uit te voeren. Tot halverwege 2008 zullen stukken snelweg in groot onderhoud zijn. In 2001 is een rapport verschenen over het minimale onderhoud dat gepleegd moet worden om een bepaald veiligheids- en gebruiksniveau te garanderen, het basisonderhoudsniveau 2001.


25

Het basisonderhoudsniveau wordt als volgt omschreven: “Het basisonderhoudsniveau geeft aan welk minimumpakket aan maatregelen op het gebied van beheer en onderhoud noodzakelijk is om de huidige infrastructuur bij gegeven omstandigheden in fysiek en functioneel opzicht op langere termijn in stand te houden, uitgaande van de door de opdrachtgever geaccordeerde servicelevels voor gebruikers en normen en richtlijnen voor de uitvoering van het onderhoud.” [Vusse, C. v. d. 2003] Voor de onderhoudsplanning stelt de dienst wegen waterbouwkunde (DWW) van Rijkswaterstaat een meerjarenplan op voor het verhardingsonderhoud, in samenwerking met de dienstkringen en de Regionale Directies. De meerjarenplannen zijn gebaseerd op standaard interventieniveaus en bekijken het wegdek per rijstrook per 100 meter (basisonderhoudsniveau). Deze plannen geven inzicht in: • de budgetten benodigd voor het onderhoud aan de verhardingen; • de actuele staat van het onderhoud. Voor elke 100 meter weg wordt er bepaald in welk jaar wat voor onderhoud gedaan zou moeten worden, om nooit onder een minimale kwaliteit uit te komen, dit wordt het planjaar genoemd. Om efficiency redenen worden wegdelen later samengevoegd en wordt een gewogen gemiddelde van de planjaren genomen. IVON is hierbij het ondersteunende informatiesysteem. [DWW 1999] Met behulp van locatie-, deklaag-, conditie-/meetgegevens en standaarden voor prijs, maatregelen, degradatiecurven stelt IVON2 een planning op. De meetgegevens komen van de metingen die speciale meetvoertuigen periodiek uitvoeren. De planning wordt gemaakt op rijbaan niveau. De regionale afdelingen maken met deze meerjaren planning een eigen planning die als offerte naar het hoofdkantoor wordt gestuurd. Na goedkeuring krijgt de betreffende afdeling haar budget. Soms is meer onderzoek nodig naar de te nemen maatregelen. Experts kunnen worden ingeroepen voor advies. Daarna wordt een bestek voor elke onderhoudsmaatregel opgesteld en gegund aan een aannemer. Het overig onderhoud, zoals het schoonmaken van de weg, onderhouden van de lampen en geluidsschermen gebeurt volgens een standaard frequentie. Deze frequenties zijn landelijk vastgesteld, maar kunnen per dienstkring afwijken door lokale (verkeers)omstandigheden. Bij de planning wordt dus gebruik gemaakt van bestaande voorspellingen voor levensduren. Bij een afwijking van de normale levensduur van een onderdeel, wordt er eerder onderhouden. Impliciet wordt hierdoor op het meest ideale moment onderhoud gepleegd aan dat ene onderdeel (bijvoorbeeld de ZOAB deklaag). Hierdoor ontstaat een sub optimale oplossing, omdat er naar alle onderdelen (deklaag, verlichting, geluidsschermen, berm, kunstwerken etc.) apart wordt gekeken. Impliciet wordt er door de kennis van de experts wel integraal geoptimaliseerd, echter dit is niet expliciet in kaart te brengen.

26


Figuur 3.1: schematische weergave van het verhardingsonderhoud [DWW 1999]

Kosten van onderhoud hangen sterk af van de gekozen materialen en bouwmethode evenals van de gekozen onderhoudsstrategieën (zie paragraaf 2.2.5). De kwaliteit van aanleg, weer en verkeer zijn bijvoorbeeld van invloed op de levensduur van de deklaag. De keuze voor de te nemen strategie en het type materiaal wordt nu vaak op basis van expertise en meetgegevens over de huidige staat gemaakt. De koppeling tussen de huidige staat van de infrastructuur en het gepleegde onderhoud is vaak moeilijk te maken doordat deze gegevens in verschillende systemen worden bijgehouden. Er wordt wel een (verbale en kwalitatieve) link gelegd tussen beleidsdoelstellingen en technische normen, maar er is geen kwantitatieve relatie bekend (bijvoorbeeld toename ongevallen door verslechtering van de kwaliteit van wegverhardingen).


27

Het huidige onderhoudsregime wordt volledig door de verschillende divisies (DWW en de regionale dienstkringen) van Rijkswaterstaat geregisseerd. Nadat het hele onderhoud is gepland, wordt al het werk uitbesteed aan de aannemers. Deze kunnen in een open markt bieden op door Rijkswaterstaat opgestelde bestekken. Wanneer het werk wordt uitgevoerd, wat er gedaan moet worden en wanneer geïnspecteerd wordt allemaal voorgeschreven door Rijkswaterstaat. Concurrentie vindt daarmee plaats op basis van alleen de prijs.

3.3

Plaats van lifecycle management in de praktijk • Wie maakt de afwegingen in het wegonderhoud en wat voor plaats heeft lifecycle management daarin Rijkswaterstaat is in Nederland verantwoordelijk voor de aanleg en het beheer van het hoofdwegennet. Doordat de rol van Rijkswaterstaat verandert in die van een asset manager, moet de dienst zo effectief mogelijk onderhoud nastreven voor het hele netwerk van hoofdwegen. Daarmee verschuiven ook de afwegingen in het wegonderhoud en de lifecycle managementafwegingen van Rijkswaterstaat naar de aannemer. Alle afzonderlijke wegen moeten niet alleen op trajectbasis, maar ook op netwerkbasis optimaal onderhouden worden, waarbij de tijdstippen van onderhoud op elkaar moeten worden afgestemd. De trajecten zelf moeten worden geoptimaliseerd met lifecycle management (LCM). De gedachte achter een LCM methode is dat investeringen in de wegenbouw en onderhoud alle kosten gedurende de levensduur van de weg mee moeten nemen. Op grond van deze periode moeten verschillende alternatieven worden afgewogen. Weginvesteringen zijn investeringen voor de lange periode. Hierdoor moet gekeken worden naar de kosten en opbrengsten over de gehele periode en daarmee moet na aanleg van infrastructuur ook worden gekeken naar de totale kosten die deze infrastructuur in de toekomst met zich meebrengt. Hier tegenover staat de beschikbaarheid en daarmee eigenlijk de inkomsten kant. Een initiële beslissing werkt over meerdere jaren van de levensduur van de infrastructuur door. Verschillende soorten opbouw van de weg kunnen bijvoorbeeld leiden tot verschillende soorten en frequenties van onderhoud. Toekomstige kosten kunnen oplopen tot 5 maal de initiële bouwkosten. [Mooren, A. L. 1987] Het proces van optimalisatie van zulke integrale systemen, met daarin het afwegen van verschillende planningsdoelen en hun prioriteiten, is een redelijk gecompliceerde taak. Om zulke afwegingen te kunnen maken is een filosofie nodig die vergelijkingen op monetair niveau kan maken. Het verdisconteren van de uitgaven en inkomsten geeft een duidelijk beeld van wat beslissingen in de toekomst voor nu betekenen. Een (economisch) optimale balans voor onderhoud, ontwerp en beschikbaarheid komt hieruit voort. [Dekker, R. 2001]

28


Ondanks dat asset management systemen voortkomen uit verschillende modules, en dat onderhoudstechnici zich gespecialiseerd hebben in één onderdeel, hebben enkele van dit soort systemen bij pilot projecten hun vruchten reeds afgeworpen. In Zwitserland en in de Verenigde Staten hebben dit soort systemen al gezorgd voor een significante vermindering in uitgaven. [Rafi, A. 2001] Er is een verschuiving in denkwijze zichtbaar door Rijkswaterstaat en DWW van het totaal voorschrijven van onderhoud naar vrije contracten. Nu wordt er voorgeschreven wat voor onderhoud waar moet worden gedaan en wanneer dit onderhoud moet plaatsvinden. In de toekomst mag de aannemer zelf bepalen wanneer onderhoud wordt uitgevoerd. Hierbij moet de weg een bepaalde tijd beschikbaarheid zijn en van een bepaalde vooraf vastgelegde minimum kwaliteit zijn. Er zijn in dit proces allerlei verschillende scenario’s denkbaar uiteenlopend van de huidige situatie tot volledig vrije contracten. Het lifecycle management komt bij deze contractvormen meer bij de aannemer te liggen. Om inzicht te krijgen in wat voor onderhoud er aan een weggedeelte zou moeten worden gepleegd, hoeveel tijd dit inneemt en wat dit zou moeten kosten over een langdurige periode is onderzoek nodig. Met behulp van een lifecycle analyse kunnen de totale kosten en opbrengsten van een weggedeelte worden geoptimaliseerd, door verschillende alternatieven met elkaar te vergelijken en daaruit de beste te kiezen. Dit inzicht is nodig voor zowel de aannemers als de beheerder. De aannemers hebben in het verleden alleen geboden op projecten waarvan de hoeveelheid werk vooraf bekend is. Bij langlopende contracten is er vrijheid om de hoeveelheid en intensiteit van het werk zelf tot op zekere hoogte te bepalen. Door deze vrijheid moet een voordeel ontstaan voor zowel de gebruiker als de beheerder als voor de aannemer. De vrijheid van de aannemer zou tot kostenbesparing moeten leiden, waardoor het gebruik van de weg goedkoper zou moeten worden. Inzicht in kosten van weggedeeltes ontbreekt echter. Lifecycle analyse kan hier een antwoord op de vraag geven wat de bouw, het gebruik en onderhoud over een langere periode zou moeten kosten. Ook in de contractstructuur van uitgave per onderhoudswerk zou een langdurige visie op onderhoud een reductie betekenen op het onderhoudsbudget.

3.4

Contract en aanbestedingsvormen in wegonderhoud • Bij welke contractvormen tussen aannemer en Rijkswaterstaat kan lifecycle toegepast worden Om inzicht te krijgen in waar lifecycle management in het wegonderhoud kan worden toegepast, is het nodig om inzicht te krijgen in de verschillende soorten contractvormen in het wegonderhoud. Bij het aanbesteden van bouw en/of onderhoud van een weg, bestaan op dit moment een aantal soorten contractvormen. Deze variëren van integraal tot gesegmenteerd en van kort- tot langdurig. In deze paragraaf wordt een korte uiteenzetting van allerlei soorten contractvormen, de voor- en nadelen daarvan en voorbeelden van hoe contracten in een aantal landen worden vergeven besproken.


29

Verschillende soorten contractvormen geven meer of minder vrijheden aan de aannemers. De inmenging van de opdrachtgever (de wegbeheerder/overheid) kan gaan van exact voorschrijven wat voor onderhoud waar en hoe gepleegd moet worden, tot volledig vrije contracten waarbij beschikbaarheid van een wegdeel wordt verhuurd tegen een bepaalde vergoeding en vastgestelde minimale kwaliteit. Hierbij kan dan ook meer innovativiteit van de aannemer worden ingebracht, waardoor het onderhoud effectiever wordt uitgevoerd.

Figuur 3.2: contractvormen bij het aanbesteden van beheer en onderhoud van snelwegen

De verschillende contractvormen variëren allemaal in de mate van directe of indirecte financiering en van het feit of contracten over gedeelten van de levensduur van de infrastructuur gaan of over de gehele levensduur (of in elk geval een langere periode). De contractvormen in concessie/BOT en joint venture/alliantie worden integrale contracten genoemd. 3.4.1

Voorbeelden van contractgebruik in de wereld (zie bijlage B) Wegen kunnen zowel van de landelijke als plaatselijke overheden zijn. Het beheer van wegen wordt over het algemeen uitgevoerd door een overheidsgestuurde wegdienst, zoals Rijkswaterstaat. In een aantal landen is, mede door de trend van het privatiseren van over-

30


heidsdiensten, een begin gemaakt met wegbeheerscontracten waarbij de invloed van de overheid minder is dan bij de klassieke Design-Bid-Built contracten (aanbestedingen). De overheid vermindert haar invloed door geen bestekken meer te schrijven, maar eisen op te stellen waaraan een weg moet voldoen. Deze contracten, zoals de Design-Built-Maintain, Design-Built-Finance-Maintain en de Design-Built-Finance-Operate-Maintain, worden ook wel alternatieve contractvormen genoemd. Deze contractsoorten vallen allen onder de categorieën Concessie/BOT en joint venture/alliantie. Alleen Design-Built-Finance-Operate-Maintain contracten zijn een vorm van privatisering. In Engeland, Amerika, Canada, Australië, Nieuw-Zeeland, Zweden en Finland is een begin gemaakt met contracten waarbij de invloed van de (lokale) overheid minder groot is. Deze landen hebben dan ook de alternatieve contractvormen ingevoerd of zijn deze aan het evalueren. [Pakkala, P. 2002] Tabel 3.1: verschillende contractvormen DBB DB CM X X X Australië X Canada X Engeland X X Zweden Nieuw Zeeland X X X X X Finland X Nederland X X 5 USA

DBOM X 1 X

DBFM X 2 3

X

2 4 X

opmerkingen 1 2 3 4 5

financiering vooral via tol financiering vooral via schaduwtol pilot met totale contracten van voorontwerp tot sloop pilot met A59 en N31 pilot

Veel Angelsaksische landen zijn al jaren geleden begonnen met het toepassen van de alternatieve contractvormen, zoals DBOM en DBFM. Het wegbeheer stelt hier langdurige onderhoudscontracten op, die output gericht zijn. Een aannemer wordt afgerekend op deze van te voren opgestelde kwaliteitseisen. In Engeland wordt voor de betaling van deze aannemers vaak een schaduwtolsysteem gebruikt. Afhankelijk van het aantal gebruikers, maar ook van bijvoorbeeld de gemiddelde snelheid, wordt door de overheid aan de aannemer betaald. Bij een bijzondere prestatie kan de aannemer zelfs een bonus krijgen. In Nederland wordt ook een dergelijk schaduwtolsysteem toegepast. In de Wijkertunnel op de A9 bij Beverwijk wordt op basis van geschatte verkeersintensiteiten per auto een bedrag betaald aan het bouwconsortium. Hierbij spelen andere factoren als de gemiddelde snelheid en kwaliteit van de weg geen rol. In Nieuw-Zeeland is men zelfs begonnen met een pilot waarbij een nieuwe weg vanaf het voorontwerp tot de sloop (of langdurige levensduur) wordt


31

ontwikkeld, geconstrueerd, beheerd, onderhouden en gefinancierd door één partij. In Zweden is de wegbeheersdienst sinds 1992 stapsgewijs geprivatiseerd, waarbij deze voormalige overheidsdienst moest gaan meebieden op langdurige onderhoudscontracten. In Finland heeft men de wegbeheersdienst eerst gesplitst in een wegbeheerder en een wegondernemer. De wegbeheerder is nu marktordenaar en regisseur van de aanbestedingen. Het land is opgedeeld in meerdere onderhoudsregio’s waarop publiek en private ondernemingen mogen bieden voor onderhoudscontracten over meerdere jaren. De federale wegondernemer is verplicht tot het meebieden in elke regio zodat achterstallig onderhoud kan worden voorkomen. [Heuvelhof, t. 2003] Doordat men steeds meer de effecten van kosten in kaart wil brengen zou het mogelijk moeten zijn om ook de besparingen van het toepassen van een lifecycle toenadering te laten zien. Vele onderzoeken [Arthur-Andersen 2000; Koppinen, T. 2004; Pakkala, P. 2002] laten zien dat het erg moeilijk is om de directe effecten van een lifecycle benadering te laten zien. Dergelijke contracten zijn pas in de afgelopen paar jaar ingegaan, waardoor er weinig data zijn van definitieve effecten van lange contracten en van lifecycle gestuurde strategieën. Toch kan op basis van huidige contracten en al gemaakte kosten worden geconcludeerd dat in Nieuw-Zeeland bij een project dat voor 10 jaar het onderhoud heeft aanbesteed een kostenreductie heeft plaatsgehad van tussen de 14 en 20 procent. In de Verenigde Staten houdt men de effecten van lifecycle management op gemiddeld 10 procent Nederland en innovatieve contracten In Nederland is men begonnen met alternatieve contractvormen. Bij de aanbesteding van de A59, ’s Hertogenbosch – Oss, is doordat financiering vanuit het rijk langer op zich liet wachten dan dat provincie en omliggende gemeenten van de N59 voor ogen hadden, gekozen voor een DBFM constructie. Door grote overlast op de N59 wilde men snel een goede oplossing voor de corridor van Oss naar Den Bosch. De weg hoefde op dit moment niet meer in éénmaal voorgefinancierd te worden en door bijdragen van de provincie en gemeenten ging de staat ook akkoord. Hierdoor kon sneller met de aanleg worden gestart. Hoewel de tender procedure langer en duurder is dan een normaal contract, kon toch eerder worden gestart met de bouw, dan dat gewacht had moeten worden totdat het geld uit het meerjarenplan infrastructuur (MIT) kwam. Voor de aanleg van de N31 tussen Leeuwarden en Drachten is inmiddels ook voor een DBFM-constructie gekozen. In de nabije toekomst zal ook voor de 2de Coentunnel en Westrandweg in Amsterdam een DBFM-contract worden opgesteld. Voor de A4-zuid tussen Steenbergen en Bergen op Zoom doet Rijkswaterstaat onderzoek naar de effecten van een DBFM contract. De M van deze contractvormen staat voor het onderhoud. Een partij die het DBFM-contract tekent, is verantwoordelijk voor het onderhoud van de door hem aangelegde weg voor een vastgelegde periode.

32


3.5

De waarde van beschikbaarheid van een weg • Wat is de maatschappelijke waarde van wegen en wat zijn de maatschappelijke kosten wanneer een weg wordt onderhouden; In de huidige situatie is Rijkswaterstaat zowel contract- als wegbeheerder. De uitvoering van het onderhoud wordt uitbesteed. Dit heeft als voordeel dat de beheersing van de asset managementtaken geheel in handen van RWS ligt. De dienst kan precies het type en tijdstip van het onderhoud en de vervangingen bepalen en gunnen aan de aannemers. Klein onderhoud, zoals schoonmaken van de weg, snoeien van de berm etc., wordt wel in een 3-jarig contract aan een aannemer gegund. Op dit moment is er een trend gaande om Rijkswaterstaat meer prestatie gericht in de richting van het ministerie van Verkeer & Waterstaat te laten werken. Om dit te bewerkstelligen zal RWS ook meer prestatiegerichte contracten afsluiten met de aannemers. Dit betekent dat RWS kiest voor een andere rolverdeling met de markt, waarbij een deel van de taken richting aannemers verschuift. In die nieuwe rolverdeling kunnen aannemers het onderhoud meer zelf plannen en op die wijze invulling geven aan lifecycle management. RWS blijft echter eindverantwoordelijk voor de staat en de totale prestatie van de Nederlandse snelwegen (netwerkfilosofie). De wijze waarop LCM tot nu toe wordt toegepast in het wegbeheer is vooral gericht op de minimalisatie van de lifecycle kosten. Daarbij gaat de aandacht uit naar bouw- of onderhoudskosten. Voor de duur van een (bouw- of onderhouds)contract worden alleen de kosten geminimaliseerd, terwijl niet naar de kwaliteit wordt gekeken. Een onderdeel van die kwaliteit is de beschikbaarheid van de weg. Voor veel bedrijven is het volkomen vanzelfsprekend dat het niet beschikbaar zijn van assets ook betekent dat er, op dat moment, geen opbrengsten gegenereerd kunnen worden. Een goede asset manager richt zich ook op de kosten die gepaard gaan met het niet kunnen vervullen van de functie van de assets die in beheer zijn. Het (gedeeltelijk) afzetten van wegen neemt capaciteit van een weg in. Dit zorgt minder beschikbaarheid, ofwel voor langere rijtijden. In het wegbeheer is er echter (nog) geen opbrengstenkant. Toch wordt er een grote (maatschappelijke) waarde toegekend aan de beschikbaarheid van de weg. In het model dat is ontwikkeld is getracht om deze dimensie mee te nemen om aan te tonen dat het expliciet meenemen van de kosten van niet beschikbaarheid van wegen mogelijk leidt tot andere onderhoudsafwegingen. Deze dimensie is meegenomen door de extra reistijd als gevolg van een afzetting om te zetten in voertuig verliesuren bij onderhoudswerkzaamheden en daaraan een waarde toe te kennen. Op deze manier kan dit kwaliteitsaspect van de weg worden omgezet naar een kwantificeerbare waarde. In 1999 heeft de Adviesdienst Verkeer en Vervoer van Rijkswaterstaat berekend dat 1 uur reistijd verlies moet worden gekwantificeerd als € 9,40 maatschappelijke schade. [AVV, 1999] Deze waarde is meegenomen als een extra kostenpost in de berekening waardoor deze meegenomen wordt in de minimalisatie van de kosten. Op deze wijze wordt gestuurd op het bereiken van een optimum.


33

3.6

Synthese lifecycle management bij snelwegonderhoud In dit hoofdstuk zijn de volgende onderzoeksvragen beantwoord: • Hoe ziet het huidige onderhoudsregime eruit; • Wie maakt de afwegingen in het wegonderhoud en wat voor plaats heeft lifecycle management daarin; • Bij welke contractvormen tussen aannemer en Rijkswaterstaat kan lifecycle toegepast worden; • Wat is de maatschappelijke waarde van wegen en wat zijn de maatschappelijke kosten wanneer een weg wordt onderhouden. Het huidige onderhoudsregime Om het juiste optimum te vinden tussen onderhoudstrategie en beschikbaarheid van de infrastructuur wordt op dit moment gebruik gemaakt van ervaring en technische metingen. Het voorspellen van faalkansen, levensduurbepalingen en de koppeling tussen aanleg en onderhoud wordt vaak niet gemaakt. Integraal ontwerpen van infrastructuur kan helpen de werelden van aanleg en onderhoud dichter bij elkaar te brengen. Afwegingen in het wegonderhoud In het ondernemingsplan van Rijkswaterstaat 2004 [Rijkswaterstaat 2004] is aangegeven dat Rijkswaterstaat moet omvormen van technisch wegbeheerder en uitvoerder naar een organisatie die verantwoordelijk is voor het beleid, kwaliteit en bereikbaarheid van de wegen. Rijkswaterstaat krijgt de rol van asset manager van het Nederlandse hoofdwegennet. RWS moet het overzicht houden over de lifecycle kosten van alle trajecten bij elkaar. Hierbij is het doel dat het bedrijfsleven meer invloed krijgt op ontwerp en onderhoud. Om dit te bewerkstelligen is een verschuiving nodig van werkzaamheden binnen de onderhoudscontracten. De verantwoordelijkheden van de wegbeheerder komen meer bij de aannemers te liggen. Hiermee doen de aannemers de meeste lifecycle management beslissingen en stemt RWS deze op elkaar af om tot een optimaal geheel voor het hele netwerk te komen. Contractvormen Verschillende soorten contractvormen geven meer of minder vrijheden aan de aannemers. De inmenging van de opdrachtgever (de wegbeheerder/overheid) kan uiteenlopen van exact voorschrijven wat voor onderhoud waar en hoe gepleegd moet worden, tot volledig vrije contracten waarbij beschikbaarheid van een wegdeel wordt gehuurd tegen een bepaalde vergoeding en vastgestelde minimale kwaliteit. Met name de meer vrije contracten laten meer ruimte voor innovatieve oplossingen van aannemers en lifecycle management afwegingen. Contracten waar de bouw en het ontwerp zijn samengevoegd in één contract bieden de meeste ruimte om ontwerp en onderhoud optimaal op elkaar af te stemmen: lifecycle management.

34


Maatschappelijke waarde van wegen Een goede asset manager richt zich op de kosten die gepaard gaan met het niet kunnen vervullen van de functie van de assets die in beheer zijn. Voor veel bedrijven is dat volkomen vanzelfsprekend, omdat het niet beschikbaar zijn van assets ook betekend dat er op dat moment geen opbrengsten gegenereerd kunnen worden. In het wegbeheer is er echter (nog) geen opbrengstenkant. Toch wordt er een grote (maatschappelijke) waarde toegekend aan de beschikbaarheid van de weg. Deze waarde wordt bijvoorbeeld uitgedrukt in voertuig verliesuren als gevolg van vertragingen. In het model dat is ontwikkeld is getracht om deze dimensie wel mee te nemen om aan te tonen dat het expliciet meenemen van de kosten van niet beschikbaarheid van wegen mogelijk leidt tot andere onderhoudsafwegingen. Deze dimensie is meegenomen door een inschatting te maken van het aantal voertuig verliesuren bij onderhoudswerkzaamheden en daaraan een waarde toe te kennen. Deze waarde is meegenomen als een extra kostenpost in de berekening waardoor deze meegenomen wordt in de minimalisatie van de kosten. Op deze wijze wordt gestuurd op het bereiken van een optimum.


35

4

Modelbeschrijving In dit hoofdstuk worden de volgende onderzoeksvragen behandeld: • Waaruit is een weg opgebouwd, wat zijn de grootste kostenposten en welke onderdelen vormen de grootste risico’s; • Hoe kunnen de verschillende levensduren en onderhoudsbehoefte van de verschillende wegonderdelen op elkaar worden afgestemd; • Welke data zijn van belang voor het berekenen van lifecycle kosten van een wegtracé en welke daarvan zijn beschikbaar; • Aan welke eisen moet een model voldoen en wat moet de output van het model in kaart brengen. Het doel van dit hoofdstuk is een kader met randvoorwaarden en aannames te creëren waarbinnen het lifecycle model voor de casestudie kan worden geprogrammeerd.

4.1

Wegopbouw en economische risico’s • Waaruit is een weg opgebouwd, wat zijn de grootste kostenposten en welke onderdelen vormen de grootste risico’s; Om de levensduurkosten van een snelweg te modelleren is het nodig om inzicht te krijgen in: • de kosten van aanleg van de complete weg; • de schadesoorten van de verschillende wegonderdelen; • onderhoudsmogelijkheden van de verschillende wegonderdelen; • mogelijkheden, kosten en effecten van wegafzettingen; • kosten van verschillende typen onderhoud; • waarde van beschikbaarheid van een weg; • mogelijkheden tot optimaliseren van verschillende soorten levensduren voor de verschillende onderdelen. Om te beginnen wordt in dit hoofdstuk kort gekeken naar de (financiële) risico’s van het beheer en aanleg van een weg. Daarna wordt ingegaan op de verschillende groepen van wegonderdelen, hun schadesoorten en het mogelijke onderhoud ervan. Hierdoor worden de levensduren duidelijk. Vervolgens worden de wegafzettingen besproken en hun invloed op de wegcapaciteit. Het wel of niet beschikbaar zijn van een weg heeft een waarde. Hoe deze waarde gekwantificeerd kan worden, wordt behandeld in de volgende paragraaf. De volgende paragraaf behandelt de vraag over de eisen aan de data en de beschikbaarheid ervan. Tot slot worden de eisen van het model gegeven en wordt het hoofdstuk afgesloten met een synthese.

4.1.1

Economische afwegingen De kosten van een nieuwe autosnelweg zijn sterk afhankelijk van lokale omstandigheden. Een groot deel van de aanlegkosten zitten in de onteigening van de grond. Verder zal, afhankelijk van het landschap, het aanleggen van de aardebaan en het aantal “grote” kunstwerken voor een groot deel bepalend zijn voor de aanlegkosten van een wegtracé.

36


Als de voor het tracé benodigde grond eenmaal eigendom is van de overheid, is een groot risico weggenomen. De goedkeuring van het definitieve ontwerp door de overheden en eventueel de rechtbank en Raad van State is een volgend aanzienlijk risico. Het ontwerp kan onder druk van lagere overheden (gemeente of provincie), de rechterlijke macht of de Raad van State op ingrijpende manier moeten worden veranderd. Dit kan de aanleg van extra geluidsschermen, stiller asfalt, extra viaducten, ecoducten en tunnels inhouden. Tijdens de bouw van de weg zijn er nog een aantal financiële risico’s. De grootste daarvan zijn: • De grondopbouw kan afwijken van de metingen • De kwaliteit van de aanleg is niet voldoende waardoor werk opnieuw moet worden uitgevoerd/moet worden verbeterd. Op basis van de hierboven genoemde risico’s kan het zijn dat, in sommige gevallen, op bepaalde plaatsen het ontwerp moet worden herzien. Verder kan de bouw worden vertraagd door protesten en slecht weer. Wanneer de weg is aangelegd zijn er nieuwe risico’s. Deze risico’s hebben voornamelijk betrekking op de wegverhardingen. [Giskes, 1999] Wegverhardingen hebben een spreiding in de levensduur. Vooral de zeer open asfaltbeton soorten hebben een ruime spreiding voordat deze niet meer aan de wegnormen voldoen. [Verra, N. 2004] Deze spreidingen zijn vooral te verklaren door de verschillen in aanlegkwaliteit, weersinvloeden en de verkeersintensiteiten, vooral vrachtauto’s met zwaardere van de aslasten. Na het onderhoud aan de wegverharding neemt onderhoud aan kunstwerken een groot deel van het onderhoudsbudget in. Vooral het stukgaan van overgangsvoegen en scheurvorming in de buurt van een kunstwerk door verzakkingen zijn een grote financiële kostenpost. Het overige onderhoud aan wegmeubilair zoals schoonmaak van de weg, onderhouden van dynamische verkeerregel installaties, maaien en bijhouden van bermen en landschappen kennen een relatief kleine spreiding in onderhoudsbehoefte en zijn relatief lage kostenposten. In het model wordt door de grote spreiding in aanlegkosten door voornamelijk locale omstandigheden, ervoor gekozen de aanlegkosten van de weg niet mee te nemen. Echter de effecten van verschillende aanlegkeuzes kunnen wel worden bekeken, door de eigenschappen van de weg te veranderen.

4.2

Inleiding wegonderdelen Een wegtraject bestaat uit verschillende onderdelen. Deze zijn op te delen in de volgende categorieën: • Aardebaan en fundering; • Verhardingen; • Wegmeubilair + geleiderail; • Dynamisch verkeersmanagement systemen; • Kunstwerken en overgangsvoegen; • Landschap en milieu. Van elk van de onderdelen volgt een beschrijving en een toelichting op de faalmechanismen.


37

4.2.1

Aardebaan en fundering De lokale bodemomstandigheden zullen voor het grootste deel doorslaggevend zijn voor het bepalen van de fundering van de weg en de opbouw van de onderlaag. De grondopbouw en in het bijzonder de diepte van een sterke zandlaag waarop de weg gefundeerd kan worden zijn sterk bepalend voor het ontwerp van de aardebaan. Het ontbreken of te diep liggen van een zandlaag betekent over het algemeen dat men een aardebaan op de bestaande grond stort en enkele maanden tot jaren wacht totdat deze nauwelijks meer zakt. Plotselinge latere zettingen door bijvoorbeeld de verkeersbelasting kunnen tot verzakkingen in de latere wegconstructie leiden. Dit leidt dan tot scheurvorming in het asfalt en hoogteverschil tussen aardebaan van de weg en hoogte van de landhoofden van onderheide kunstwerken. In de meeste gevallen wordt in Nederland gekozen om een snelweg neer te leggen op een aardebaan die voordat de weg wordt aangelegd maanden moet inklinken voordat de zakkingen zodanig zijn dat het verantwoord is om een weg erop te bouwen. Om de lange wachttijden voor het inklinken en de hoge prijs van het zand tegen te gaan kan ook een deel van de aardebaan worden opgehoogd met piepschuim. Deze platen wegen veel minder dan zand, waardoor de inklinktijd aanzienlijk minder is en met dit materiaal kan met relatief weinig geld veel volume worden gecreëerd. Deze piepschuim blokken moeten wel ingepakt worden om waterschade aan het piepschuim en afscheiding van de blokken in het grondwater te voorkomen. Omliggende bebouwing kan ook een bepalende factor zijn in de fundering. Dichtbijgelegen bebouwing kan leiden tot een keuze om een weg verdiept of in een tunnelconstructie aan te leggen. Dit heeft invloed op de fundering. In enkele gevallen zoals in stedelijk gebied komt het voor dat grote delen van de weg over een lang viaduct lopen. Een voorbeeld hiervan is de A13 in Overschie. Om zettingen in de toekomst te voorkomen en niet zo lang te hoeven wachten totdat de grond voldoende is ingeklonken voordat men kan bouwen zou men er voor kunnen kiezen om een weg te onderheien. Net als de vele kunstwerken in West-Nederland komt de weg dan te liggen op heipalen die zijn gefundeerd op diepere zandlagen. Eenzelfde constructie is toegepast bij het bouwen van de HSL-zuid. Een andere mogelijkheid is in plaats van wachten totdat de aardebaan is ingeklonken, de grond afgraven tot op de dragende zandlaag. In plaats van de oorspronkelijke klei- of veenlaag wordt de grond tot boven het maaiveld opgevuld met zand. Bij slechte grond kan de fundering van de weg zoveel zakken dat de onderlaag van de verharding deze zettingen niet kan opnemen. Dit resulteert in scheurvorming van de verhardingen en grote hoogteverschillen met de weghoogte bij onderheide kunstwerken. In het model worden bouwkosten en risico’s achterwege gelaten. De risico’s van verzakkingen worden meegenomen in de onderdelen verhardingen en kunstwerken.

38


4.2.2

Verhardingen De wegverhardingen zijn ingedeeld in een aantal onderdelen: • Onderlaag; • Deklaag; • Afwateringssysteem; • pechhavens en verzorgingsplaats. Onderlaag De keuze voor fundering en onderlaag hangen met elkaar samen. De mate waarin de onderlaag zakkingen moet opnemen van de fundering/aardebaan bepaalt voor een groot deel de opbouw van de onderlaag. Bovenop de aardebaan ligt een laag puin granulaat met hier bovenop een laag beton. Bij een gefundeerde weg ligt er geen granulaat onder de onderlaag. Deze onderlaag zorgt voor de stabiliteit en hierover zal het regenwater afvloeien naar de bermen. De betonnen onderlaag is dan ook niet waterdoorlatend. De onderlaag wordt nagenoeg nooit vervangen. Slechts bij groot onderhoud wordt de onderlaag onderhouden, nadat de volledige toplaag van asfaltbeton is weggefreest. Dit onderhoud gebeurt alleen wanneer de gehele rijbaan wordt onderhouden. Er zijn dus 2 typen afzetting mogelijk hier, namelijk de hele rijbaan afzetten of een volledige afzetting. Deklaag In Nederland bestaan 3 soorten deklagen voor het hoofdwegennet: • dicht asfalt beton (DAB); • zeer open asfalt beton (ZOAB); • zeer open ZOAB (ZOZOAB). De meeste (nieuwe) snelwegen zijn in Nederland voorzien van ZOAB, dit in verband met de geluidsreducerende werking en de snellere waterafvoer. Het is regel om ZOAB toe te passen tenzij door speciale omstandigheden andere deklaagtypen een voorkeur hebben. Er vindt echter een verschuiving in beleid plaats, waarbij ZOAB niet per definitie wordt voorgeschreven. Deze vorm van deklaag heeft ook een aantal nadelige gevolgen. ZOAB wordt gevaarlijk bij ijzel, het wegdek moet worden opengebroken bij het lekken van gevaarlijke stoffen of olie bij een ongeluk, de aanvangsstroefheid is matig en ZOAB heeft een grote spreiding in de levensduur. Het nieuwe dubbellaags ZOAB ook wel ZOZOAB genoemd is een verharding met 2 lagen van ZOAB van verschillende korrelgrootte. Het grootste voordeel van ZOZOAB is de sterk geluidsreducerende eigenschap. Echter de weinige ervaringen die er zijn met dit type asfalt geven een sterke groei van de onderhoudsbehoefte aan.


39

Schadesoorten Een wegdek heeft 4 mogelijke schadesoorten: • Scheurvorming, netwerk van longitudinale en transversale scheuren • Rafeling, het loslaten van fijn materiaal van de deklaag • Ongelijkheid in dwarsrichting, spoorvorming door verkeer • Ongelijkheid in langsrichting, ongelijkheid in de lengte van de weg De eerste 2 schadesoorten worden beoordeeld door experts. De scheurvorming wordt geanalyseerd door het percentage gescheurd wegdek te bekijken. De rafeling wordt bekeken als percentage wegdek waarvan de oppervlakte uit losgesteente bestaat. De andere 2 schadesoorten worden gemeten door het meetvoertuig ARAN (Automatic Road ANalyser). De ongelijkheid in langsrichting wordt uitgedrukt volgens de internationale ruwheids index (IRI). De ongelijkheid in dwarsrichting is het verschil in millimeters van het hoogteverschil. Voor het beoordelen van de verschillende schadesoorten wordt gekeken of de weg in orde is, bijna onderhouden moet worden of dat een weg niet meer aan de eisen voldoet. Een schade aan het wegdek wordt ingedeeld in 3 verschillende klassen: • Lichte schade • Matige schade • Ernstige schade Tabel 4.1: richtlijnen voor de indeling van rafeling en scheurvorming in ernstklassen [DWW 2002] ernstklassen 2 3 1 lichte schade matige schade ernstige schade Onvlakheid (gemiddelde waarde op 100 m) Dwarsonvlakheid Rijspoordiepte 14 mm 15-17 mm 18 mm ¹ Langsonvlakheid IRI* 1,5 1,6-3,4 3,5 Gladheid (gemiddelde waarde per 100 m) Stroefheid 0,45 0,38-0,44 0,37 Water op het wegdek (gemiddelde waarde per 100 m) Dwarshelling ² 1,6% 1,1-1,5 % 1,0% ¹ en/of de rijspoordiepte is over een lengte van ten minste 50 m gemiddeld 23 mm ² uitgezonderd situaties waarbij het niet gaat om dwarshelling, maar om verkanting, namelijk situaties waarbij de verkanting onder meer wordt bepaald door de wens om een deel van de middelpuntvliedende krachten op te vangen * International Roughness Indicator Schadeverschijnsel

40


Tabel 4.2: richtlijnen voor categorieën voor de omvang van verschillende schadeverschijnselen [DWW 2002] 1 2 3 Schadeverschijnsel lichte schade matige schade ernstige schade rafeling Hier en daar Meer dan af en toe Grotere plekken uit niet ZOAB deklaag een steentje weg mortel uit het het oppervlak (per schadeplek) oppervlak en af en toe is er een steentje weg

en/of de eerste steenlaag is duidelijk uitgereden

verdwenen en/of de tweede steenlaag is uitgereden

ZOAB deklaag (per m² 6-10 % van het oorspronkelijke rijstrook)

11-20 % van het > 20 % van het oorspronkelijke oorspronkelijke aantal stenen in aantal stenen in de aantal stenen in de oppervlaktelaag is oppervlaktelaag is de uitgereden oppervlaktelaag is uitgereden uitgereden

scheurvorming (per schadeplek) dwarsscheuren < 3 mm wijdte en/of hoogteverschil < 2 mm langsscheuren < 3 mm wijdte en/of < 2 mm hoogteverschil Scheuren niet Craquelé verbonden

3-20 mm 2-10 mm

> 20 mm > 10 mm

3-20 mm 2-10 mm

> 20 mm > 10 mm

Scheuren Scheuren verbonden verbonden, zonder en losse elementen losse elementen

De verschillende schadesoorten hebben allemaal een verschillende kans op voorkomen. Deze zijn echter erg gespreid en afhankelijk van een aantal factoren: • Aanlegkwaliteit • Weersomstandigheden o tijdens bouw o na oplevering • Verkeersintensiteit, vooral aantal vrachtauto’s met aslast van meer dan 100 kN • Verzakkingen van de ondergrond


41

Tabel 4.3: geschatte tijdstippen van optreden verschillende faalmechanismen [Plasmeijer, R. 1999] schadesoort asfalttype Tmin Tgemiddeld Tmax DAB 8 14 >15 Scheurvorming DAB 10 15 >15 Rafeling Ongelijkheid in langsrichting DAB 7 >15 >15 DAB 6 12 >15 Ongelijkheid in dwarsrichting Scheurvorming ZOAB 15 >15 >15 ZOAB 8 12 >15 Rafeling ZOAB 7 >15 >15 Ongelijkheid in langsrichting ZOAB 12 >15 >15 Ongelijkheid in dwarsrichting

Uit bovenstaande tabel blijkt dat bij DAB het meest en snelst voorkomende schadesoort de ongelijkheid in dwarsrichting, ofwel spoorvorming is. Bij het ZOAB is rafeling de meest maatgevende schadesoort. Omdat de maatgevende schadesoort in bijna alle gevallen reden is om tot onderhoud of vervanging over te gaan wordt er in het model alleen gekeken naar deze schadesoorten. Voor een deklaag van dichtasfaltbeton (DAB) wordt de spoorvorming gemodelleerd en voor zeer open asfaltbeton (ZOAB) wordt de degradatie bepaald door het gemodelleerde rafelingsproces. Doordat DAB minder geluidsdempend is zal bij een deklaag van dicht asfaltbeton een bijtelling moeten worden meegenomen voor extra geluidshinder voor omwonenden. De weg zal een geluidsklasse hoger liggen. [Vermeulen, J. P. L. 2004] Rafeling Rafeling ontstaat vooral door de verkeersbelasting, aanlegkwaliteit en in beperkte mate ook door weersinvloeden, vervuiling en kadavers. De verkeersbelasting op de rechterrijstrook is zwaarder dan op de overige rijstroken. Hierdoor zal in veel gevallen de rafeling eerder optreden en onder de norm komen dan op andere rijbanen. Deze strook zal dan ook eerder voor onderhoud in aanmerking komen voor onderhoud dan de inhaalstroken. Dit eventuele strookbrede onderhoud heeft invloed op de levensduur van het gerepareerde gedeelte zelf en door langs- en dwarslassen op de levensduur van de aanliggende rijstrook.[Verra, N. 2004]

42


Tabel 4.4: interventie jaren voor rafeling voor 2-strooks hoofdrijbanen [Verra, N. 2004]

Nederland (totaal) Limburg Noord-Brabant Noord-Holland Noord-Nederland Oost-Nederland Utrecht Ijsselmeergebied Zeeland Zuid-Holland ZOAB op cementbeton

rechter rijstrook na baanbrede rechter rijstrook aanleg na reparatie μ (jaar) σ (jaar) μ (jaar) σ (jaar) 11,8 2,2 9,9 4) 10,7 1,6 9,0 1,8 11,8 1,9 10,7 4) 12,4 2,5 8,6 4) 11,2 1,9 3) 3) 12,2 2,7 9,8 2,0 12,3 1,9 3) 3) 3) 3) 3) 3) 13,3 1,8 n.v.t. n.v.t. 11,6 2,3 15,7 2) 6,2 11,8 1,8 3) 3)

aanliggende strook na baanbrede aanleg μ (jaar) σ (jaar) 18,4 4) 16,9 4) 21,0 2) 3,9 22,0 2) 5,7 16,6 4) 18,5 4) 3) 3) 3) 3) 3) 3) 16,5 3,4 15,0 2,0

aanliggende strook na reparatie 1) μ (jaar) σ (jaar) 15,7 2,6 15,1 1,7 16,0 2,6 14,8 2,6 17,3 3,3 15,9 2,9 3) 3) 3) 3) n.v.t. n.v.t. 14,0 2,5 16,4 2,7

1) na reparatie van zwaarst belaste rechterrijstrook 2) de cumulatieve verdeling kan slechts worden benaderd door een normale verdeling. De cumulatieve verdeling komt echter niet tot 50% 3) te weinig geplande segmenten 4) door slecht te benaderen verdeling 50% punt i.p.v. μ

Alle bereden 100 meter rijstrooksegmenten van het hoofdwegennet zijn beoordeeld voor de schadesoort rafeling. De interventiejaren zijn door verhardingsadviseurs bepaald. Het verschil tussen het planjaar voor onderhoud en het jaar van aanleg van de strook bepaalt de gemiddelde levensduur van ZOAB. Voor deze analyse zijn 79.324 rijstrooksegmenten voor 100 meter geanalyseerd. De resultaten van de verwachte levensduur μ en de standaard deviatie σ staan hierboven voor een 2x2 rijstroken snelweg in Nederland. Uit de bovenstaande tabel blijkt de grote spreiding in de levensduur van het ZOAB. Verder is het een lastige keuze of de rijbaan in zijn geheel moet worden onderhouden of slechts de toplaag van de zwaarst belaste rechterrijstrook moet worden vervangen. Deze keuze wordt ook beïnvloed door het aantal rijstroken. Hoofdwegen met meerdere rijstroken hebben andere levensduren dan een 2x2 hoofdweg. (zie bijlage D) Verschillende typen onderhoud voor deklaag De verschillende schadesoorten hebben allemaal een andere onderhoudsmethode om deze schadesoort weer te repareren. Vaak kan één onderhoudstype wel meerdere soorten schade in meerdere of mindere mate repareren. Voor het repareren van de schade zijn er 6 typen onderhoud mogelijk: • Conservering: het aanbrengen van een extra beschermlaag asfalt; • Herstel: het opnieuw verharden van de toplaag; • Vervangen: het wegfresen en opnieuw aanbrengen van de deklaag; • Overlagen: het aanbrengen van een extra laag asfalt bovenop de huidige asfaltlaag; • Gaten vullen: het vullen van gaten met asfalt en beton; • Profielcorrectie: het frezen en bijvullen om het wegprofiel af te vlakken.


43

Boven een verkeersintensiteit van 20.000 AADT (average annual daily traffic) is het in Nederland verboden om een conserveringslaag aan te brengen in verband met het gevaar op loslatende steentjes. Tabel 4.5: verschillende typen onderhoud en hun effect op de weg [Plasmeijer, R. 1999] Herstel Vervangen Overlagen Gaten vullen Profielcorrectie schadesoort Scheurvorming Rafeling Ongelijkheid in langsrichting Ongelijkheid in dwarsrichting

X X

X X

X

X

X X X X

X X

Als er een grondige vervanging plaatsvindt, wordt deze rijbaanbreed uitgevoerd. De toplaag wordt weggefreest en de onderlaag wordt waar nodig bijgewerkt. Hierdoor ontstaat weer een weg die in een zo goed als nieuw staat is. De degradatiecycli beginnen dan weer van voor af aan. Bij onderhoud aan één rijstrook ontstaan overgangsvoegen tussen de verschillende rijstroken. Dit leidt tot snellere degradatie van beide rijstroken. Hierdoor zal de degradatie sneller zijn dan bij een grondig vervangen of nieuwe weg. De deklaag heeft naast het onderhoud voor de verschillende schademechanismen ook een periodieke schoonmaakbeurt nodig, om zo de waterdoorlaatbaarheid te kunnen garanderen. Tijdens de winter is het bovendien benodigd om de weg zowel periodiek als correctief te bestrooien met zout. 4.2.3

Afwateringssysteem Het afwateringssysteem bestaat uit verschillende onderdelen: • Goten; • Kolken; • Rioleringsbuizen; • Duikers; • Drainages; • Bassins; • Afwateringskanalen. In het model worden de sloten aan weerszijde van de snelweg bij landschap en milieu gerekend. Eventuele pompen zijn in het model buiten beschouwing gelaten. Voor alle onderdelen geldt dat deze met een bepaalde frequentie moeten worden schoongemaakt of doorgespoten. Voor de afwatering in de middenberm moeten vaak afzetmiddelen gebruikt worden om de middelste rijbanen af te zetten. Voor alle overige schoonmaakwerkzaamheden kan worden volstaan met een rijdende of helemaal geen afzetting. Voor de onderhoudsfrequenties wordt gewerkt met een onafhankelijke frequentie zoals RWS regio Amsterdam deze gebruikt.

44


Tabel 4.6: onderhoudsfrequenties RWS regio Amsterdam [bron RWS: afdeling Amsterdam] omschrijving maatregelen

freq / jaar

km1

2x per jaar 4x per jaar

% 100%

st


100%

min

schoonmaken goten schoonmaken kolken / leegzuigen inspectieputten inspectie rioolbuizen, duikers (<1,50m) en putten schoonmaken rioolbuizen, duikers (<1,50m) en putten schoonmaken bassins doorspuiten drainages

areaal aan te pakken

ehd

max

km1

1x per 10 jaar

1x per 10 jaar

100%

km1

1x per 10 jaar

1x per 10 jaar

100%

st

1x per 5 jaar 1x per 2 jaar 1x per 2 jaar 2x per jaar

km1

schoonmaken uitmondingen

st

verkeersmaatregelen afwatering middenberm

st

100% 100% 100% 100%

4.2.4

Pechhavens en verzorgingsplaatsen Totaal afhankelijk van de inrichting van de verzorgingsplaatsen is hiervoor een bepaald onderhoudsregime voor nodig. De eventuele pechhavens worden met het onderhoud van de vluchtstroken meegenomen. Verhardingen moeten worden onderhouden, prullenbakken geleegd, (weg)meubilair moet worden onderhouden en berm en landschap moet worden gemaaid en gesnoeid en worden schoongemaakt. Gezien het onderhoud van een verzorgingsplaats heel erg afhankelijk is van het ontwerp, zal hier in dit model geen aandacht aan worden gegeven.

4.3

Wegmeubilair Onder het wegmeubilair vallen de volgende onderdelen: • Geleiderails; • Licht en lichtmasten; • Geluidswallen; • Markering; • Bewegwijzering.

4.3.1

Geleiderails Lang beide kanten van een snelweg staan geleiderails om in geval van een ongeluk voertuigen niet van de weg te laten geraken. Behalve de traditionele verzinkte geleiderails zijn er ook stalen, betonnen en houten geleiderails. De uitvoeringen in staal en beton worden barriers genoemd. Deze worden voornamelijk gebruikt in de middenberm en bij tijdelijke afzettingen.


45

Figuur 4.1: betonnen barrier

De barriers zijn beter in staat om het verkeer op de juiste rijbaan te houden. Echter bij een grotere aanrijdingshoek zijn de barriers gevaarlijker dan standaard geleiderails. Verder moet men bij het plaatsen van barriers goed opletten op de afwatering van de weg. Doordat deze op de grond staan voorkomen ze een goede afwatering. Behalve het vervangen van geleiderail na een ongeval is het enige onderhoud het opnieuw uitlijnen en, bij traditionele stalen geleiderails, op hoogte stellen. Het uitlijnen en op hoogte stellen gebeurt gemiddeld eenmaal in de 15 à 20 jaar. 4.3.2

Lichten en lichtmasten Langs de snelweg zijn er in Nederland 2 typen verlichting, namelijk de mast verlichting en de lijnverlichting. Bij de mast verlichting werkt men met lantaarnpalen met 1 à 2 lichten per mast. Bij lijnverlichting hangt er een aantal lampen tussen 2 masten in. Behalve inspectie en vervanging van de lampen behoren schoonmaak van de lampen en onderhoud aan de lichtmasten tot het onderhoud. Er zijn talloze modellen over het falen van lampen geschreven en over de vraag of de andere lampen aan de mast gelijktijdig moeten worden vervangen, om de lifecycle costs te minimaliseren. De prijs van het te vroeg vervangen van lampen wordt gecompenseerd door de winst in het aantal maal dat men naar boven moet. Met een regelmaat van één maal in de 2 à 4 jaar moeten de lampen worden vervangen. Het kleinschalig onderhoud aan de lichtmasten of lantaarnpalen zelf gebeurt in de regel éénmaal per jaar. [bron RWS: afdeling Amsterdam] In praktijk worden in Nederland voor de lichtmasten en lichten servicecontracten afgesloten met een onderaannemer. Deze zorgt voor bewaking van de defecte lampen en andere mankementen.

46


4.3.3

Geluidswallen In Nederland gelden er geluidsnormen voor het aantal decibel (dB) dat een snelweg mag produceren bij de gevels van omliggende huizen en binnen deze huizen. Om aan de geluidsnormen te voldoen zijn er verschillende (combinaties) van maatregelen. Als eerste speelt de keuze voor de deklaag een belangrijke rol. Zo zijn dichtasfaltbeton en cementbeton erg lawaaierig. Zeer open asfaltbeton en in het bijzonder dubbellaags ZOAB (ZOZOAB) zijn geluidsarme deklaag soorten. Als de keuze voor een geluidsarme deklaag niet voldoende geluidsreductie geeft, of als gekozen wordt voor een normale deklaag is het soms nodig om ook geluidswallen te plaatsen. Voor de aanleg van een geluidswal zijn zeer veel uiteenlopende constructies. Afhankelijk van de hoogte van de geluidswal en de inspraak van omwonenden wordt voor een passende vorm gekozen. Dit kan variëren van betonnen wanden, via glazen puien, begroeiing, houten muren tot woningen met extra dikke buitenmuren die het geluid voor de daar achterliggende woningen opvangen (oude randweg Utrecht). In extreme gevallen kan de weg in een tunnelbuis (N14 Leidschendam) en al dan niet verdiept worden aangelegd. Geluidswallen hebben echter ook onderhoud nodig. Het reinigen van graffiti, onderhouden van de vluchtroutes (omwonenden die vluchtdeuren stelen) en het eventueel verven van de wallen horen tot het onderhoudspakket. Afhankelijk van type, hoogte en locatie (i.v.m. graffiti en ander vandalisme) heeft de ene geluidswal meer aandacht nodig dan de andere.

4.3.4

Markeringen Wegmarkeringen hebben geen eeuwige levensduur. Niet alleen bij het vervangen van de deklaag worden er nieuwe markeringen aangebracht. Markering dient eens in de 2 à 4 jaar opnieuw te worden aangebracht en het thermoplast dient eens in de 1 à 2 jaar te worden onderhouden.

4.3.5

Bewegwijzering Bewegwijzering heeft een levensduur van ongeveer 15 jaar. In die 15 jaar moeten deze borden meerdere malen worden gereinigd, om de reflecterende eigenschappen te behouden. Tussen de twee- en viermaal per jaar worden alle verkeersborden langs en boven de weg gereinigd. Dit geldt ook voor de hectometerborden en de reflectorpaaltjes langs de kant van de weg. Vooral voor het reinigen van hectometerborden aan binnenzijde van de weg is het nodig om een rijstrook af te sluiten. Ook voor het reinigen van de grote ANWB-borden boven de weg moet de weg tijdelijk worden afgezet. Voor de werkzaamheden aan de rechterkant van de vluchtstrook tot 1,10 m buiten de weg moet een langsafzetting van de vluchtstrook worden geplaatst. Het verkeer kan ongehinderd doorrijden.


47

4.3.6

Overzicht wegmeubilair Tabel 4.7: overzicht onderhoudsfrequenties wegmeubilair [bron RWS: afdeling Amsterdam] omschrijving maatregelen

ehd

freq / jaar min

max

areaal aan te pakken %

verlichting vervangen lampen lijnverlichting / mastverlichting (SOX)

km1

1x per 2 jaar

100%

vervangen lampen mastverlichting / lijnverlichting (SON)

km1

1x per 4 jaar 1x per 3 jaar

100%

afsluiten contract storingswachtdienst

1x per jaar

kleinschalig onderhoud lantaarnpalen en masten voor lampen

1x per jaar

geleiderail uitlijnen en op hoogte stellen (onderhoud)

km1

1x per 20 jaar

1x per 15 jaar

5%

markering onderhoud thermoplast

km1

1x per 2 jaar

1x per jaar

5%

1000 m2

1x per 2 jaar

1x per jaar

5%

onderhoud thermoplast (figuratie, dwars en opvul) hermarkeren wegenverf hermarkeren wegenverf (figuratie, dwars en opvul)

km1


50%

1000 m2


50%

inspectie werkelijke toestand object reinigen bewegwijzering reinigen laaggeplaatste en plaatsen tijdelijke bewegwijzering reinigen dynamische bewegwijzering

1x per jaar

2x per jaar

100%

1000 st

2x per jaar

100%

st

1x per 4 jaar

100%

1000 st

2x per jaar

st

2x per jaar

verkeers- en aanduidings-borden en wegbebakening reinigen verkeers- en aanduidingsborden onderhouden mobiele bebakening (incl. aanschaf en vervanging) reinigen hectometerborden

1000 st

2x per jaar

reinigen reflectoren en bermplanken

1000 st

3x per jaar

4.3.7

3x per jaar

100% 100%

4x per jaar

100% 100%

Dynamische verkeersmanagement systemen De “dynamische verkeersmanagement systemen” omvatten meerdere systemen die de verkeersstromen bijsturen op basis van actuele verkeersgegevens en de lokale situatie: • DRIP´s; • Snelwegsignalering; • Toeritdosering; • Rijbaandosering en buffers; • Cameracontrole.

48


De systemen zijn in te delen in 3 hoofdcategorieën: • Wegkantstations; • Datacommunicatie; • Centrale systemen voor bediening, controle, management en registratie. De wegkantstations werken met sensoren en actuatoren in en boven de weg. Over bijna de totale lengte van de hoofdweginfrastructuur ligt het VICnet (verkeersinformatie- en datacommunicatie), dat de wegkantstations met elkaar en met het centrale systeem verbindt. De operationele inzet van de DVM-systemen is in handen van de vijf regionale verkeersmanagementcentrales. In de centrales bevindt zich het centrale systeem en is het personeel voor verkeersmanagement en verkeersmonitoring evenals de technische beheerder ondergebracht. Deze verkeersmanagementcentrales zijn voorzien van controlepanelen waarmee de verkeersleiders de verkeersstromen controleren (videobeelden, snelheidsmetingen en verkeersintensiteitsmetingen op het hoofdwegennet). De verkeersleiders kunnen actief in de verkeersstromen ingrijpen en bijvoorbeeld rijstroken afsluiten of de toegestane snelheid verlagen. Deze centrale systemen sturen bijvoorbeeld ook de DRIP´s en andere instrumenten aan. In het geval van calamiteiten verloopt het contact met de hulp- en ambulancediensten via de centrales. Momenteel is circa 1000 km van het Nederlandse hoofdwegennet (40 % van het totale netwerk) voorzien van DVM-systemen. Er kan worden uitgegaan van een technische en economische levensduur van 10 tot 15 jaar en van een functionele verkeerstechnische levensduur van ca. 5 jaar voor de gehele DVM systemen. Dat geldt vooral voor de software. Na verloop van deze tijd wordt het onderhoud van de systemen complexer en duurder, omdat bijvoorbeeld oudere besturingssystemen en besturingsprogramma´s niet meer worden ondersteund. De portalen worden allemaal gedimensioneerd op het gewicht van de borden die erop worden gehangen. Tenzij deze portalen omver worden gereden hebben deze een levensduur van ongeveer 15 jaar. Vaak worden deze portalen echter al in een vroeger stadium vervangen, omdat de borden erop moeten worden vervangen waarop het portaal niet is gedimensioneerd. De regionale directies van Rijkswaterstaat hebben een bepaalde mate van beslissingsvrijheid wat de vervulling van hun beheersen onderhoudstaken betreft. Vooral vanwege de sterke groei van het aantal systemen evenals de groeiende complexiteit en diversiteit van het onderhoud zijn beheer en onderhoud sterk aan verandering onderhevig. In de huidige situatie zijn beheer en onderhoud vooral gericht op instandhouding van systemen en in geringere mate op een optimalisatie van de systemen. Voor de instandhouding van de systemen wordt vaak gebruik gemaakt van onderhoudscontracten die met een aannemer of leverancier van een systeem aansluitend op de normale garantieperiode voor meestal 1 jaar worden afgesloten. Steeds vaker worden onderhoudscontracten via aanbesteding gesloten.


49

Deze contracten hebben een looptijd van tussen de drie en tien jaar en hebben betrekking op de preventieve en correctieve instandhouding. Omdat DVM-systemen voor de weggebruiker niet direct noodzakelijk zijn leidt beschadiging of uitval van een dergelijk systeem niet tot verkeersstremmingen, behalve wanneer een portaal of borden moeten worden vervangen. De verkeersstroom en de verkeersveiligheid kunnen echter wel in negatieve zin worden beïnvloed. Er is ook niets over de frequentie van onderhoudsmaatregelen aan dynamische verkeersmanagementsystemen vastgelegd. Het totale onderhoud van deze systemen wordt opgenomen in een servicecontract met een (onder)aannemer. Dynamische verkeersmanagementsystemen moeten uiteraard voldoen aan de geldende wetten en bepalingen. Daarboven zijn ook sommige andere richtlijnen van toepassing, in Nederland bijvoorbeeld de ARBO-wetgeving op het gebied van beeldschermwerk. Voor de elektrotechnische installaties gelden algemene standaard en richtlijnen en de machinerichtlijnen. Bovendien zijn er algemeen geldende constructieregels die het karakter van richtlijnen hebben. Een voorbeeld hiervoor zijn de verlichtingsniveau´s. Voor de verkeerssystemen zijn geen aanvullende standaarden of dergelijke geformuleerd. De uitval van een DVM-systeem kan echter wel opgevat worden als (gedeeltelijk) niet beschikbaar zijn van een weg; deze voldoet immers niet aan de vooraf opgestelde eisen. Onder onderhoud aan DVM-systemen vallen: • Onderhoud wegkantstations (controle, accu’s etc.); • Vervangen defecte lampen in matrixborden; • Onderhouden software verkeersregelcentrales; • Reinigen van de dynamische route-informatie panelen (DRIP’s); • Vervangen van lampen in DRIP’s en verkeersregelinstallaties (VRI’s); • Onderhoud van kabels; • Vervangen lampen van toeritdoceringsinstallaties.

50


Overzicht onderhoudsmaatregelen DVM Tabel 4.8: overzicht onderhoudsfrequenties DVM [bron RWS: afdeling Amsterdam] omschrijving maatregelen

ehd

freq / jaar min

max


verkeerssignalering (MTM) servicecontract wegkantstations bij MTM

st

1x per jaar

100%

kleinschalig onderhoud accu's, lussen en lampen matrixborden verkeerscentrales

st

1x per jaar

100%

onderhoud software motorway traffic management (MTM) onderhoud datacom

st

2x per jaar

50%

st

2x per jaar

50%

onderhoud overige systemen

st

1x per jaar

100%

servicecontract

st

1x per jaar

100%

reinigen DRIP's

st


100%

vervanging lampen

st

2x per jaar

100%

servicecontract

st

100%

vervanging lampen

st

1x per 10 jaar 2x per jaar

servicecontract

st

1x per jaar

100%

vervanging lampen

st

2x per jaar

100%

st

1x per jaar

100%

st

1x per jaar

100%

st

1x per 5 jaar

st

DRIP's

VRI's

100%

TDI's

camera's servicecontract mistsignalering reiniging / vervanging onderdelen monitoring (buiten verkeerssignalering) afsluiten servicecontract wegkant-stations (overige stations buiten MTM)

4.3.8

1x per jaar

100%

Kunstwerken en overgangsvoegen Een snelwegtraject bevat vaak één of meerdere kunstwerken. Kunstwerken bevinden zich op kruisingen met andere wegen en spoorwegen of met water. Deze zijn grof in te delen in 3 categorieën, namelijk: • Bruggen en viaducten; • Aquaducten en tunnels; • Overgangsvoegen.


51

Bruggen en viaducten Het is erg lastig om de levensduur van bruggen en viaducten te bepalen. De meeste viaducten die worden vervangen, worden vervangen omdat de functie van het viaduct is veranderd. Dit wil zeggen de weg wordt verbreed, waardoor de brug of viaduct een ontoereikende breedte heeft, of een viaduct moet hoger komen te liggen om zo een betere onderdoorvaart voor schepen te garanderen. Voor bruggen is er een onderscheid in betonnen, stalen of houten bruggen. Voor betonnen bruggen gelden dezelfde regels als voor betonnen viaducten. Stalen bruggen hebben andere faalmechanismen en komen later aan bod. In Nederland hebben wij geen houten bruggen in ons hoofdwegennet, dus deze worden verder niet behandeld. Betonnen kunstwerken Het is erg moeilijk om toekomstig onderhoud van betonnen viaducten te schatten. Dit komt door de heterogene samenstelling [Gaal, G. C. M. 2004]: Gedurende de jaren ‘60 en ‘70 van de vorige eeuw zijn een groot aantal viaducten gebouwd. In de loop van de jaren is de voorgeschreven betondekking bovenop de wapening volgens de norm toegenomen van 15mm tot 35mm. De betonkwaliteit, met betrekking tot duurzaamheid, heeft een aanzienlijke verbetering vertoond tijdens de afgelopen decennia. Door deze verschillen zullen de viaducten allen een verschillend verloop van veroudering vertonen. Dit maakt het niet mogelijk aan de hand van inspectiedata een betrouwbare voorspelling te doen voor de toekomstige schade en daarmee het toekomstige onderhoud. Voor betonnen bruggen of viaducten zijn er een aantal andere faalmechanismen die onderhoud of vervanging van een brug of viaduct nodig maken.

faalmechanismen

5% 3%

3% 5%

18% 66%

chloride indringing

slechte contructie

vermoeiing

dooi-vries

alkali-silica reactie

carbonatatie

Figuur 4.2: faalmechanismen van viaducten in Japan [Gaal, G. C. M. 2004]

52


Chloride indringing zorgt voor corrosie van de wapening. Chloriden komen uit strooizouten of uit zeewater. Door de indringing van chloriden van de zouten in het beton kan de wapening gaan corroderen. Corrosie van de wapening wordt geïnitieerd als het chloride gehalte een kritische waarde overschrijdt. Vanaf dat moment treedt de volgende reactie inwerking: Vergelijking 4.1: corrosie van wapening onderinvloed van chloriden

Fe 2+ + 2Cl − → FeCl 2 FeCl 2 + 2 H 2 0 → 2 HCl + Fe(OH ) 2 (roest ) Dit probleem is zich vooral gaan voordoen vanaf de jaren 60 van de vorige eeuw, toen het strooien van wegen om deze ijs- en sneeuwvrij te houden is ingevoerd. Carbonatatie is een reactie van koolstofdioxide uit de lucht met de hydroxy ionen in het beton die zorgen voor het basische milieu. Deze hoge pHwaarde zorgt ervoor dat de corrosie van de wapening wordt geremd. Door de reactie van koolstofdioxide met deze ionen daalt de pH-waarde, waardoor het corrosieproces minder wordt geremd. Als er voldoende vocht en zuurstof aanwezig is zullen de wapeningsstaven gaan roesten. Alkali-silica reactie wordt gevormd door de aanwezigheid van bepaalde toevoegingen en alkali in het cement. Aan de oppervlakte van het beton vormt een soort gel. De reactie tussen alkali en silica levert een krimp op, maar door de opname van water en de vorming van een gel neemt het volume toe. Er worden drukkrachten opgebouwd welke uiteindelijk tot scheuren zullen leiden. Vergelijking 4.2: alkali-silica reactie

2 NaOH + SiO2 + H 2 O → Na 2 SiO3 ⋅ 2 H 2 O alkali

silica water

alkali − silica gel

Bij het dooi-vries faalmechanisme zorgt de expansie van water in het beton voor spanningen in de constructie. Doordat een constructie van buiten naar binnen bevriest, kan het water aan de binnenzijde van een constructie moeilijk uitzetten omdat het omliggende beton al is bevroren. Vermoeiing is een ouderdomsverschijnsel waarbij het wapeningsstaal haar sterkte gaat verliezen. Hierdoor verliest de constructie haar oorspronkelijke sterkte. Bij constructiefouten of een slechte constructie zijn er in de ontwerp- of uitvoeringsfase fouten gemaakt, waardoor de constructie niet aan de ontwerpeisen voldoet. Ook is het mogelijk dat de ontwerpeisen niet toereikend zijn voor de actuele situatie.


53

Verder is het aanrijden van te hoge vrachtauto’s tegen viaducten een grote aanleiding tot onderhoud aan betonnen kunstwerken. Voor onderheide kunstwerken geldt als probleem in het westen van Nederland dat een weg die op een dijklichaam ligt, sneller zakt dan het onderheide kunstwerk. Hierdoor ontstaan er hoogteverschillen in de lengterichting van de weg. De voegen tussen weg en kunstwerk kunnen hierdoor ook schade vertonen. Dit kan leiden tot kapotte voegen en scheuren in het wegdek. Stalen kunstwerken Stalen kunstwerken hebben andere schadevormen dan betonnen kunstwerken. Stalen kunstwerken worden over het algemeen toegepast voor bruggen. Behalve dat een aanrijding van vrachtwagens schade kan betekenen aan de brugdelen, zitten de grootste problemen van stalen kunstwerken in de roestvorming en de lasnaden. Als onderhoud zal regelmatig het metaal moeten worden bijgewerkt en geschilderd en moeten de lasnaden worden gecontroleerd en eventueel vervangen. Gezien de totaal verschillende soorten schadekansen en het geringe aantal stalen kunstwerken zullen deze niet in het model worden opgenomen. Tunnels en aquaducten Tunnels en aquaducten zijn bijzondere kunstwerken. Bovenop de schadevorming van gewone betonnen kunstwerken, komen hier aspecten als pompen, pompkelders, vluchtgangen, luchtzuiveringsinstallaties en andere installaties en leidingen aan bod. Naast het onderhouden van deze onderdelen is schoonmaken van tunnelwanden een veel voorkomende onderhoudsmaatregel. Waar in Nederland de reiniging 6 tot 8 maal per jaar is voorgeschreven wordt deze reiniging rond Amsterdam bijvoorbeeld éénmaal in de 4 à 6 weken uitgevoerd. Gezien de complexiteit en de geringe hoeveelheid van het aantal zullen aquaducten en tunnels niet in het model worden meegenomen. Overgangsvoegen Tussen de kunstwerken en de weg zit nagenoeg altijd een overgangsvoeg om het kunstwerk te kunnen laten krimpen/uitzetten onder invloed van het weer. De wegverharding die bovenop de stootplaten is aangebracht ligt dus los van de wegverharding op het kunstwerk zelf. Er zijn 4 redenen waarom een overgangsvoeg schade zal vertonen: • Zakking van de weg op het dijklichaam ten opzichte van het kunstwerk. De stootplaten die de overgang van het landhoofd en de aardebaan moeten opvangen kunnen het hoogte verschil niet meer aan. Er onstaan scheuren in het wegdek en de overgangsvoeg begeeft het; • Zwaar verkeer kan de voegen door de extreme aslasten kapot rijden; • Door extreme weersinvloeden kan het kunstwerk zo extreem krimpen/uitzetten dat de voeg deze zettingen niet meer kan opvangen en daardoor schade gaat vertonen; • De grond onder een overgangsvoeg kan wegspoelen. Hierdoor ontstaat een holle ruimte onder de overgang van aardebaan naar kunstwerk.

54


Er bestaan echter kunstwerken die geen dilitatievoegen bevatten. Met behulp van gewapend gemodificeerd asfalt en een aparte overgangsconstructie tussen kunstwerk en aardebaan zijn voegen overbodig. Dit type kunstwerken, ook wel integrale bruggen genoemd, wordt toegepast in het oosten van het land en in het buitenland. Vaste onderhoudswerkzaamheden aan bruggen en viaducten Gezien de complexiteit van grotere kunstwerken zal in dit model alleen worden gekeken naar standaard kunstwerken en overgangsvoegen. De tunnels, aquaducten en stalen bruggen worden buiten beschouwing gelaten. Naast de faalmechanismen aan de kunstwerken zelf zijn er een aantal standaard onderhoudswerkzaamheden. Tabel 4.9: overzicht onderhoudsfrequenties kunstwerken [bron RWS: afdeling Amsterdam] omschrijving maatregelen

ehd

freq / jaar min

max

betonnen viaducten en bruggen ('standaard kunstwerken') reinigen en schoonmaken kunstwerken onderdelen

st

2x per jaar

kleine incidentele betonreparaties (1,5 m2)

st

herstellen kleine schades aan bitumineus voegmateriaal (8m1)

st


herstellen wafelijzer voegovergang (3m2)

st

kleinschalig herstel van conserverings-werk van beton en staal (per 6 m2) herstellen kleine beschadigingen leuningen per 15m1 en 3 trekputten kleinschalig herstellen geleiderailconstructies

st st

1x per 5 jaar

st

1x per 7 jaar

herstellen kleine beschadigingen taludbestrating

st

1x 10 jaar

onderhoud en reinigen HWA-systemen

st

2x per jaar

onderhoud additionele voorzieningen

st

2x per jaar

4.3.9

1x per 6 jaar 1x per 3 jaar modellering

1x per 3 jaar

Landschap en milieu Onder landschap en milieu vallen de volgende onderdelen: • Bermen en talud; • Sloten; • Ecoducten / faunatunnels; • Opruimen en constateren illegale stort. Bermen en talud De bermen en het talud bestaan uit een aantal facetten: verharde berm, begroeide berm en beplante berm. De verharde berm moet af en toe worden gereinigd of worden aangevuld.


55

Regen voert de verharding langzaam af. De begroeide berm moet af en toe worden gemaaid. Eveneens moet hier het zwerfvuil worden opgeruimd. Het niet maaien van de berm leidt tot meer begroeiing op het asfalt (vooral op de vluchtstrook) wat de waterdoorlatendheid aantast. De beplanting in de berm behoort met een bepaalde regelmaat te worden gesnoeid. Dit om gevaarlijke situaties van overhangende bomen en afgewaaide takken op de weg te voorkomen. Het residu van het maaien moet worden afgevoerd. Sloten De sloten langs het dijklichaam waarop de snelweg ligt is ook onderdeel van de weg. Het onderhouden van de sloten is daarom ook nog een taak van Rijkswaterstaat. Het baggeren van de sloten en afvoeren van het baggermateriaal, het maaien van de bermen horen tot deze onderhoudstaken. Ecoducten en faunatunnels De ecoducten en faunatunnels hebben net als gewone viaducten en tunnels onderhoud nodig. Hier bovenop komt onderhoud van de begroeiing of beplanting van de ecoducten, het onderhouden van de eventueel ontwikkelde wildroosters en het hekwerk op en om een ecoduct. Verder is er ook nog monitoring nodig van het gebruik van de ecoducten/faunatunnels. Gezien de complexiteit van deze kunstwerken en de geringe mate waarin deze voorkomen zullen deze kunstwerken niet in de modellering terugkomen.

56


Overzicht maatregelen landschap en milieu Tabel 4.10: overzicht onderhoudsfrequenties landschap en milieu [bron RWS: afdeling Amsterdam] omschrijving maatregelen

ehd

freq / jaar min

max


grazige vegetaties droge bermen (groenvoorzieningen) maaien bebakeningstrook

ha

2x per jaar

4x per jaar

100%

maaien en afvoeren grazige vegetaties

ha

2x per jaar

3x per jaar

100%

verwijderen opslag (in 10m zone)

ha

1x per 5 jaar

inspectie bomen

stuks

1x per 3 jaar

zorgplicht verkeersgevaarlijke bomen

stuks

1x per jaar

snoeien/opkronen bomen

stuks

1x per 5 jaar

selectieve dunning

stuks


100%

herplant

stuks

1x per 5 jaar

100%

100%

beplantingen (groenvoorzieningen) 100%

1x per jaar

100%

100%

watergangen (groenvoorzieningen)

km1

maaien en afvoeren natte profiel sloot

km1

1x per jaar

2x per jaar

30%

baggeren

km1


1x per 5 jaar

30%

2x per jaar

70%

maaien en afvoeren van de oevervegetatie

km1

verwijderen zwerfvuil (afval en milieu)

km1

toe- & afritten bermen en taluds verzorgingsplaatsen, carpoolpl.

faunavoorzieningen

4.4

1x per jaar

inspectie en kleine reparaties faunatunnels, aangepaste kunstwerken, ecoducten monitoring gebruik faunatunnels, aangepaste kunstwerken, ecoducten kleinschalig onderhoud plegen aan faunatunnels, aangepaste kunstwerken, ecoducten inspectie en kleine reparaties rasters kleinschalig onderhoud plegen aan rasters

st

12x per jaar

100%

km1

4x per jaar

100%

st

20x per jaar

100%

km1 st

1x per jaar 1 x per 2 jaar 12x per jaar 1x per jaar

100%

st

incidenteel

100%

st

2x per jaar

100%

km1

1x per 2 jaar

100%

km1

2x per jaar

100%

Afstemmen van verschillende levensduren • Hoe kunnen de verschillende levensduren en onderhoudsbehoefte van de verschillende wegonderdelen op elkaar worden afgestemd Elk onderdeel van de weg heeft haar eigen specifieke levensduur. Hiermee komt ook het ideale moment om een onderdeel te onderhouden of te vervangen. Deze ideale vervangingsmomenten zullen over de hele levensduur van het totale wegtraject verdeeld zijn. Hierdoor zou per onderdeel afhan-


57

kelijk telkens onderhoud gepleegd moeten worden. Dit betekent keer op keer afzettingen van de weg en een groep wegwerkers die naar die plek moeten. Daarom is het vaak economisch aantrekkelijker om bepaalde onderhoud-/vervangingstijdstippen naar voren te halen in de levenscyclus van een onderdeel. Het samenvoegen van vervangingsmomenten is aantrekkelijk doordat de weg maar éénmaal afgezet hoeft te worden. Deze winst weegt in veel gevallen op tegen het “verlies” van het eerder onderhouden/vervangen van een onderdeel dan nodig is. Het naar achteren schuiven van een onderhoud/vervangingsmoment is geen optie, omdat de veiligheidseisen dan in gevaar kunnen komen. Het combineren van onderhoud aan wegdek kan worden samengevoegd met het onderhoud aan kunstwerken. Bij het afzetten van de rechterrijstrook voor bijvoorbeeld verlagen van het asfalt kan ondertussen onderhoud gepleegd worden aan de zijberm en/of de geluidsschermen. Tijdens groot onderhoud aan de weg kunnen alle andere periodieke onderhoudspunten worden uitgevoerd.

4.5

Typen wegafzettingen Het afzetten van een onderhoudsvak kan op 4 manieren: • Wisselende rijstrookafzetting (WRA) met bakens of met barrières; • 4-0 systeem (op een 2x2 strooks autosnelweg); • 3-1 systeem (op een 2x2 strooks autosnelweg); • Afsluiten en omleiden. Bij het WRA-systeem wordt de te behandelen rijstrook en bij voorkeur ook de rijstrook ernaast (dit kan alleen bij 2x3 strooks wegen of breder) door middel van pionnen of bakens afgezet. WRA-systemen voor grote onderhoudsmaatregelen zijn beperkt mogelijk, zowel wat de duur betreft (minder verkeersintensieve periodes) als ook wat de kwalitatieve aspecten betreft (vooral veiligheid). Voor de uitvoering van grote onderhoudsmaatregelen worden WRA-systemen in afnemende mate gebruikt. Bij het 4-0 systeem wordt het verkeer over 1 rijbaan geleid. In plaats van een indeling met een vluchtstrook en 2 rijstroken van 3,5 meter wordt de gehele breedte gebruikt om 2x2 versmalde rijstroken met ertussen een vaste barrier te gebruiken. Zo is 1 kant van de weg volledig vrij voor onderhoud. Dit type afzetting is geschikt voor onderhoud van langere duur, maar heeft als voordeel dat dit wel veiliger is voor de wegwerkers. De wegbreedte moet wel tenminste 12,5 meter bedragen.

58


Figuur 4.3: het 4-0 afzetsysteem [Plasmeijer, R. 1999]

De kosten voor het afsluiten zijn in het geval van contraflow 4-0 per m2 iets hoger dan bij een WRA-systeem. Bij gelijktijdige uitvoering van meerdere onderhoudsmaatregelen worden de afsluitingskosten zelfs lager dan wanneer er met WRA-afzettingen wordt gewerkt. Omdat bij het contraflowsysteem barriers verplicht zijn, heeft RWS in 1996 besloten nieuwe of te reconstrueren snelwegen met 2 rijbanen met ieder 2 rijstroken (2x2) ten behoeve van onderhoudswerkzaamheden 12,50 m breed te maken. Op minder drukke wegvakken is een geringere breedte toelaatbaar mits de beperking van de capaciteit niet meer vertraging veroorzaakt dan 15 à 30 minuten. Bij het 3-1 afzetsysteem wordt 1 rijstrook bij de tegenrichting geplaatst en 1 rijstrook wordt verschoven naar de vluchtstrook. Het is wettelijke verplicht om een barrier te plaatsen tussen contraflows. Door de dubbele afsluiting is deze variant duurder dan het 4-0 systeem. Ook de veiligheid voor de wegwerkers is minder omdat het verkeer nu toch direct langs het onderhoudsvak rijdt.

Figuur 4.4: het 3-1 afzetsysteem [Plasmeijer, R. 1999]

Het systeem ‘afsluiten en omleiden’ heeft veel voordelen. Verschillende onderhoudswerken kunnen bij afsluiting van de rijbanen tegelijkertijd worden gedaan, wat efficiënt werken mogelijk maakt. Tevens is deze oplossing het meest veilige alternatief voor de wegwerkers. De mogelijkheden van dit


59

systeem maken afsluiten en werken uitsluitend tijdens de nachtelijke uren en aan weekeinden, maar ook langer afsluiten tijdens vakantieperiodes mogelijk. Naar gelang de gekozen periode kan overdag, ´s nachts of 24 uur per dag worden gewerkt. In het geval van afsluiting met omleiden moet aan volgende voorwaarden zijn voldaan: • Weggebruikers moeten duidelijke informatie krijgen; • Capaciteit van de omleidingsroutes moet voldoende zijn; • Tijdsplanning moet stipt in acht worden genomen. Bij de beslissing over de methode moet met een groot aantal factoren rekening worden gehouden: • Kosten: Gebaseerd op kengetallen voor de kosten van de afzettingssystemen per km1 per afsluitingssysteem in relatie tot duur van de werken, kengetallen voor verbreding van de rijbaan en lagere kosten/voordelen vanwege efficiëntere uitvoering van (onderhouds-) werken kan een analyse plaats vinden; • Filekosten: gebaseerd op intensiteiten en de beschikbare capaciteiten bij de verschillende afzettingssystemen kan de filegevoeligheid worden bepaald. Beschikbare kengetallen zijn de basis voor een schatting van de economische kosten (filekosten) gerelateerd aan een bepaald afzettingssysteem. De eventuele filekosten kunnen in grote mate worden beinvloed door de periode waarin de werken worden uitgevoerd resp. de tijdsduur van de werken; • Kwalitatieve aspecten: elk type afzetting heeft neveneffecten zoals ergernis bij de weggebruikers, verkeersveiligheid, veiligheid van de wegwerkers; kwaliteit van de werken, milieuaspecten, organisatorische en sociale aspecten, duur van de werken. Tabel 4.11: kosten voor verschillende wegafzettingen [Plasmeijer, R. 1999] Uit Oranjewoud onderzoek 1995 op basis van rijbaanbreedte van 12,5 meter. Kosten zijn bijgewerkt naar € en inflatie

onderdelen boarding pionnen tijdelijke wegmarkering geleide rails oversteek (2x) barriers

WRA-systeem €275,-/nacht €480,-/nacht -

.

3-1 systeem 4-0 systeem €4.800,€17.250,€8.350,-/km €8.350,-/km €4.350,€4.350,€13.350,€13.350,€18.250,-/km €18.000,-/km

Tabel 4.12: capaciteiten van verschillende afzettingen [Plasmeijer, R. 1999] wegafzetsysteem heenrichting tegenrichting vrije weg 4.200 mvt/u 4.200 mvt/u WRA-systeem 2.000 mvt/u 4.200 mvt/u 3-1 systeem 3.600 mvt/u 3.800 mvt/u 4-0 systeem 3.500 mvt/u 3.500 mvt/u capaciteiten op basis van rijbaanbreedte van 12,5 meter en snelweg van 2x2 rijstroken; mvt/u motorvoertuigen per uur

60


Door de capaciteiten van de verschillende afzettingen af te zetten tegen de benodigde capaciteit kan het aantal voertuig verliesuren worden geschat. Op basis van het aantal voertuig verliesuren kan de maatschappelijke schade van de afzetting worden berekend. Dit samen met de kosten voor de afzettingen en de verkeersveiligheid en het type onderhoud bepaalt dit het type afzetting.

4.6

Beschikbare data en aannames • Welke data zijn van belang voor het berekenen van lifecycle kosten van een wegtracé en welke daarvan zijn beschikbaar Voor het bepalen van de onderhoudsfrequentie van alle wegonderdelen, is het noodzakelijk om de degradatiepatronen van alle onderdelen afzonderlijk te weten. Omdat het onmogelijk is om al deze patronen te modelleren, moet gebruik gemaakt worden van de vaste onderhoudsfrequenties zoals Rijkswaterstaat deze voorschrijft. Voor alle wegonderdelen zijn de onderhoudsfrequenties bekend. Voor de onderdelen deklaag en kunstwerken bestaan wel degradatiemodellen die gebruikt kunnen worden om een modelmatige weergave te kunnen geven van de staat waarin deze onderdelen door de tijd heen verkeren. Echter deze degradatiemodellen hebben wel een bepaalde levensduur en spreiding, maar de invloed van verkeer, weer en aanlegkwaliteit zijn niet verwerkt in het degradatiemodel. Het is slechts mogelijk een voorspelling te kunnen doen voor de leeftijd van een deklaag, waarbij de normen voor gebruik zijn overschreden. [Plasmeijer, R. 1999; Verra, N. 2004] Hiervoor dienen dus aannames gemaakt te worden. Het is nodig de verkeersintensiteiten te kennen, bij voorkeur per uur. Dit zodat een afweging tussen een afsluiting overdag en ’s nachts op de juiste manier kan plaatsvinden. ’s Nachts worden immers minder auto’s geëffectueerd dan overdag, waardoor er dus minder voertuig verliesuren (lees maatschappelijke schade) ontstaan. Verder is het belangrijk om de geometrie van de weg te kennen, zodat de hoeveelheid rijstroken, portalen, meter geluidswallen en kunstwerken bekend zijn. Om de lifecycle kosten te kunnen berekenen zijn alle kostprijzen van onderhoudsmaatregelen, bouwkosten en de kosten van een voertuig verlies uur nodig. Hierdoor kunnen onderstrategieën in geld worden uitgedrukt. Alle bedragen dienen verdisconteerd te worden om zo de effecten over een lange periode met elkaar te kunnen vergelijken. Met een veranderende rentevoet is dit erg lastig. Er is daarom voor gekozen één vast discontopercentage te kiezen.

4.7

Eisen aan het lifecycle management model • Aan welke eisen moet een model voldoen en wat moet de output van het model in kaart brengen Rijkswaterstaat gaat afspraken maken met aannemers om de wegen voor langere tijd te onderhouden. [Rijkswaterstaat 2004]. Deze Service Level


61

Agreements (SLA’s) zijn prestatiecontracten tussen beide partijen over de minimale eisen aan de staat van de weg en de frequentie van onderhoud van de verschillende onderdelen. In deze SLA’s kan ook het maximaal aantal uur dat een weg afgesloten is, worden opgenomen. In een verder stadium kan het maximale aantal voertuig verliesuren worden opgenomen. Om de kosten (en de waarde) van een meerjarige SLA te kunnen berekenen is de volgende kennis noodzakelijk: • Minimum staat waarin de weg moet verkeren; • Degradatiecyclussen van alle afzonderlijke wegonderdelen en daarmee de onderhoudsfrequentie; • Verkeersintensiteiten; • Effecten van verschillende onderhoudsmethoden op de verkeersafwikkeling; • Kosten van onderhoud door de tijd heen. Een lifecycle model moet in staat zijn zowel de kwaliteit van de weg als de onderhoudsbehoefte in kaart te brengen. Er is in ieder geval een minimum staat waarin de weg moet verkeren. Om deze bodemkwaliteit te handhaven is een zogenaamde basisonderhoudsbehoefte nodig. Deze onderhoudsstrategie heeft een effect op de kosten en de verkeersafwikkeling. De uitkomst van het model moet de verschillende mogelijke onderhoudsstrategieën kunnen doorrekenen en de effecten zoals kwalitatief (wegkwaliteit, aantal voertuig verliesuren) als kwantitatief (netto contante waarde) zichtbaar maken.

4.8

Synthese modelbeschrijving In dit hoofdstuk zijn de volgende onderzoeksvragen behandeld: Waaruit is een weg opgebouwd, wat zijn de grootste kostenposten en welke onderdelen vormen de grootste risico’s; • Hoe kunnen de verschillende levensduren en onderhoudsbehoefte van de verschillende wegonderdelen op elkaar worden afgestemd; • Wat is de maatschappelijke waarde van wegen en wat zijn de maatschappelijke kosten indien een weg wordt onderhouden; • Aan welke eisen moet een model voldoen en wat moet de output van het model in kaart brengen. Wegopbouw en risico’s De risico’s van een snelweg zijn te verdelen in 2 categorieën: • Risico’s voor aanleg; • Risico’s tijdens onderhoud. De kosten van een nieuwe autosnelweg zijn sterk afhankelijk van lokale omstandigheden. Een groot deel van de aanlegkosten zitten in de onteigening van de grond. Verder zal, afhankelijk van het landschap, het aanleggen van de aardebaan en het aantal “grote” kunstwerken voor een groot deel bepalend zijn voor de aanlegkosten van een wegtracé.

62


Tijdens de onderhoudsfase bestaan 2 grote risico’s: • Wegdek onderhoud; • Groot onderhoud aan kunstwerken. Deze 2 categorieën van onderhoud genereren de meeste kosten en de meeste impact voor de verkeersafwikkeling op. Het monitoren van de staat van deze onderdelen en het slim plannen van het onderhoud aan het wegdek en de kunstwerken levert de meeste efficiëntie voor het onderhoud op. Afstemmen van verschillende levensduren Elk onderdeel van de weg heeft haar eigen specifieke levensduur. Hierdoor zou per onderdeel individueel telkens onderhoud gepleegd moeten worden. Dit betekent keer op keer afzettingen van de weg en een groep wegwerkers die naar die plek moeten. Daarom is het vaak economisch aantrekkelijker om bepaalde onderhoud-/vervangingstijdstippen naar voren te halen in de levenscyclus van een onderdeel. Het samenvoegen van vervangingsmomenten is aantrekkelijk doordat de weg maar éénmaal afgezet hoeft te worden. Deze winst weegt in veel gevallen op tegen het “verlies” van het eerder onderhouden/vervangen van een onderdeel dan nodig is. Het naar achteren schuiven van een onderhoud/vervangingsmoment is geen optie, omdat de veiligheidseisen dan in gevaar kunnen komen. Beschikbare data, aannames en eisen aan het model Voor het bepalen van de onderhoudsfrequentie van alle wegonderdelen, is het noodzakelijk om de degradatie patronen van alle onderdelen afzonderlijk te weten. Omdat het onmogelijk is om al deze patronen te modelleren, moet gebruik gemaakt worden van de vaste onderhoudsfrequenties zoals Rijkswaterstaat deze voorschrijft. Voor alle wegonderdelen zijn de onderhoudsfrequenties bekend. Voor de onderdelen deklaag en kunstwerken bestaan wel degradatie modellen die gebruikt kunnen worden om een modelmatige weergave te kunnen geven van de staat waarin deze onderdelen door de tijd heen verkeren. De invloed van aanlegkwaliteit, weer en gebruik op de degradatie is verantwoordelijk voor de spreiding van de levensduren, Voor de specifieke uitwerking van invloeden op de levensduren moeten aannames gedaan worden. Om de kosten (en de waarde) van een meerjarige SLA te kunnen berekenen is de volgende kennis noodzakelijk: • Minimum staat waarin de weg moet verkeren; • Degradatiecyclussen van alle afzonderlijke wegonderdelen en daarmee de onderhoudsfrequentie; • Verkeersintensiteiten; • Effecten van verschillende onderhoudsmethoden op de verkeersafwikkeling; • Kosten van onderhoud over de tijd. Een lifecycle model moet is staat zijn zowel de kwaliteit van de weg in kaart te brengen als de onderhoudsbehoefte. Op basis van de uitkomsten kan een raming gemaakt worden wat de kosten zijn voor een langlopend onderhoudscontract (SLA).


63

5

Modelopbouw In dit hoofdstuk wordt de opbouw van het model toegelicht en zullen de gebruikte formules en aannames worden behandeld.

5.1

Schematische modelopbouw De weg wordt opgedeeld in stukjes van 100 meter, waarbij elke rijstrook afzonderlijk wordt bekeken en daarmee ook een eigen degradatie en kwaliteit heeft. Afhankelijk van de te kiezen onderhoudsstrategie is het mogelijk alle vakken apart te onderhouden. De degradatie en daarmee de kwaliteit van de vluchtstrook en redresseerstrook worden niet gemodelleerd. Bij rijbaanbreed onderhoud worden deze echter wel meegenomen in de oppervlakte bepaling van het onderhoud. Er wordt dus aangenomen dat deze wegdelen alleen bij rijbaanbreed onderhoud worden onderhouden. Bij het schoonmaken van het asfalt wordt het oppervlak van deze stukken weg ook meegenomen.

rijbanen

rijstroken

wegvakken (100 meter lengte)

weg

Figuur 5.1: indeling in wegvakken

Het model is opgebouwd uit een aantal verschillende modules. Deze zijn in de figuur 5.2 roze of geel gekleurd. De invoertabel is in dit schema uitgesplitst in de blauw gekleurde vakken met verschillende typen invoergegevens. In de verdere schematische uitleg van het model zullen alle ingevoerde gegevens een blauwe kleur hebben. De inputvariabelen worden in de modules van het onderhoud ingevoerd. De onderhoudsmodules voorspellen de kwaliteit van de verschillende onderdelen en daaruit volgend de onderhoudsbehoefte. Dit levert een jaartal en een type van onderhoud op, welke kunnen worden samengevoegd in de module onderhoudsplanning. Hierin worden de verschillende onderhoudsbehoeften op elkaar afgestemd en de meest effectieve maatregelen gekozen. De onderhoudsplanning wordt naar plaats en tijd gedifferentieerd in de module onderhoudsallocatie. Hierin worden de plaats, het tijdstip en het type afzetting bepaald. Met een plaats en een tijd wanneer de weg is afgezet kan in de module voertuig verliesuren de maatschappelijke schade voor elke onderhoudsmaatregel worden berekend. De onderhoudsmaatregelen die geen afzetting van de weg nodig hebben kunnen rechtstreeks in de financiële module worden ingevoerd.

64


invoer tabel

invoer kwaliteitseisen

invoer weggegevens

invoer algemene gegevens

invoer verkeersgegevens

invoer financiële gegevens

input variabelen

module onderhoud kunstwerken

module onderhoud verhardingen & fundering

module overig onderhoud

module onderhoudsplanning

module voertuigverliesuren

module onderhoudsallocatie

module financiën

module Levensloopkosten (lifecyclecosts)

Figuur 5.2: schematische opbouw model

In de financiële module worden de kosten van elke onderhoudsmaatregel uitgerekend met behulp van de module onderhoudsallocatie. Vast onderhoud kan direct worden ingevoerd in deze module. Daarna worden de kosten van het onderhoud en de maatschappelijke kosten bij elkaar opgeteld en daarna ingevoerd in de module lifecycle kosten. In deze module worden alle uitgaven in de tijd geplaatst en wordt met behulp van effectieve rente een netto contante waarde uitgerekend voor elke gewenste wegopbouw en onderhoudstrategie. Door de spreiding in de degradatie van ondermeer de verhardingen zal er niet één antwoord uitkomen, maar een spreiding. 5.1.1

Module onderhoud verhardingen en funderingen Door de grote verschillen in grondsoorten en andere lokale omstandigheden is de opbouw van de onderlaag en fundering van de weg in het model weggelaten. Om de verschillen in degradatie van de toplaag toch te kunnen meenemen is over het gehele degradatieproces van de toplaag een standaard normale verdeling gezet. Hierdoor kunnen eventuele extra zettingen in het model toch voorkomen. De keuze voor de deklaag is de keuze tussen DAB of ZOAB of eventueel ZOZOAB. Met deze keuze hangt samen dat het geluid van de weg afneemt als men ZOAB of in meerdere mate ZOZOAB aanlegt. Het gebruik van geluidsschermen kan op deze manier worden ingeperkt of zelfs voorkomen worden. Op dit moment wordt er vanuit Rijkswaterstaat aangestuurd op de aanleg van (ZO)ZOAB. ZOZOAB is nog in een beginnende fase van gebruik, waardoor er nauwelijks schattingen of metingen van de levensduur of degradatiepatronen van deze deklaagsoort beschikbaar zijn. ZOZOAB wordt daarom in dit model buiten beschouwing gelaten.


65

aanlegkwaliteit

keuze deklaag

kosten onderhoudsmaatregelen

degradatie model per type deklaag

keuze fundering

keuze onderhoudsstrategie

degradatie proces

zakking ondergond

uitgevoerd onderhoud

weer

verkeersintensiteit kwaliteit van de verharding

beschikbaarheidvergoeding

capaciteit en snelheid bij afzetting

aantal voertuigverliesuren als gevolg van wegafzettingen wegcapaciteit en snelheid

module Levensloopkosten (lifecyclecosts)

Figuur 5.3: schema voor lifecycle model module verharding en fundering

Het type deklaag bepaalt de maatgevende schadesoort voor dat type asfaltbeton en daarmee het degradatie model. Samen met de weersomstandigheden, de verkeersintensiteit, het type onderlaag, de optredende zettingen en de aanlegkwaliteit wordt de werkelijke degradatie van de verharding bepaald. De aanlegkwaliteit is behalve van de nauwkeurigheid van de bouwvakkers ook bepaald door de aanlegkosten en de kwaliteitshandhaving. De aanlegkwaliteit en de keuze voor onder- en deklaag hebben een wisselwerking met de aanlegkosten. Er kan vooraf een budget worden vastgesteld waarmee een weg moet worden aangelegd. Duurzame oplossingen zullen wellicht hogere aanlegkosten hebben, maar kunnen over de levensduur kunnen deze wel rendabel blijken te zijn. De werkelijke degradatie van de verharding, een gevolg van enkele beslissingen en daarmee roze gekleurd, bepaald de uiteindelijke verhardingskwaliteit. Deze kwaliteit kan de onderhoudsstrategie weer bijstellen. Als door slecht beleid of ontwerp de kwaliteit van de verharding snel verslechterd zal de onderhoudsstrategie worden bijgesteld. Andersom zal een minder snel degraderend wegdek de onderhoudsfrequentie ook veranderen. De keuzes voor de verschillende ontwerpen van fundering en onderlaag en het type deklaag zijn sterk van invloed op de te volgen onderhoudsstrategie. Deze input variabelen, samen met de kosten voor verschillende soorten wegafzettingen, verschillende typen onderhoud, personeelskosten en mobilisatie- en opstartkosten van een onderhoudsvak, zijn bepalend voor het type onderhoud dat wordt gepland en de frequentie ervan. Daarnaast zijn er keuzes in de hoeveelheid rijstroken die worden onderhouden en de lengte van het onderhoudsvak. Dit heeft direct invloed op de manier van afzetten van het onderhoudsvak. Het uivoeren van de onderhoudsstrategie leidt tot uitgevoerd onderhoud. Dit is van positieve invloed op de kwaliteit van de verhardingen en het degradatieproces. Het uitgevoerde onderhoud brengt afzetting van de weg met zich mee. Dit heeft invloed op de beschikbaarheid van de weg. Aan de hand van de beschikbare en benodigde capaciteit kan het aantal voertuig verliesuren per afzetting worden berekend. Deze worden omgerekend naar

66


maatschappelijke kosten en in mindering gebracht op de beschikbaarheidsvergoeding. Deze berekening wordt gemaakt in de module voertuig verliesuren. Modellering degradatie deklaag De verschillende typen deklaagverhardingen hebben allemaal een ander maatgevende schadesoort. Degene die als snelste optreed bij een deklaag wordt gezien als maatgevend. Deze bepaald namelijk de levensduur van de deklaag, doordat de deklaag bij overschrijding van de normen voor deze schadesoort het eerst vervangen wordt. Uit tabel 4.3 valt af te lezen dat voor dicht asfalt beton (DAB) de snelst voorkomende schade soort de ongelijkheid in dwarsrichting ofwel scheurvorming is. Uit dezelfde tabel blijkt dat voor zeer open asfalt beton (ZOAB) rafeling de snelst voorkomende schadesoort is. In [Plasmeijer, R. 1999] is deze schadesoort als volgt gemodelleerd: Vergelijking 5.1: Deterministisch degradatiefunctie voor spoorvorming [Plasmeijer, R. 1999]

D t = μ t q(t;μ ) + σ t * U , t > 0 met : q

q (t ; μ ) = e

⎛ ⎜ ⎛F 1− ⎜ 2 t ⎜⎜ ⎜ ⎝μ ⎝

1 ⎞ ⎞ −q ⎟ ⎟⎟ −1 ⎟ ⎟ ⎠ ⎠

2

waarbij : μ = trend parameter van deterministische gedeelte q = vorm parameter van het degradatie proces σ = parameter voor het stochastische gedeelte U = standaard normale verdeling F = kans op falen De functie Dt is hier een standaard normaal verdeelde functie met verwachting μtq en variantie σ2t. Bij q < 1 is de vorm van de degradatie afnemend in tijd, bij q > 1 is de degradatie toenemend in de tijd. Door q(t,μ) te variëren in de tijd en afhankelijk te stellen van de tijd en de kans op falen kan de degradatie in de tijd veranderen. Door Dt te vermenigvuldigen met de factoren α en β is deze ook afhankelijk van de verkeersintensiteit en de rijstrook. Waarbij: α = invloed van het verkeer en het percentage vrachtauto’s β = invloed van de rijstrook (rechterrijstrook degradeert sneller dan linkerrijstroken)


67

De kwaliteit aan het begin is 100% en de degradatie gaat door tot onder een waarschuwingsniveau tot nog verder onder het minimumniveau. Deze zijn zelf vast te stellen. Het model benadert een degradatiepatroon. Om het model betrouwbaarder te maken, wordt het intercomptabel gemaakt. Hierdoor is het mogelijk door het model gesimuleerde waarden met in de praktijk gemeten waarden te vervangen. Deze gemeten gegevens worden zo meegenomen in een nieuwe analyse. Zo kan ook het verschil tussen de modellering en de werkelijkheid in kaart worden gebracht. Voor de degradatie van ZOAB is rafeling de meest maatgevende schade vorm. Van deze schadevorm is afgelopen jaren veel data verzameld en samengevoegd in het meerjaren onderhoudsplan van RWS van 2004. [Verra, N. 2004] Hierin is de verwachte levensduur en de spreiding van de levensduur en het 50%-punt berekend van alle 79.324 rijstroken van 100 meter. Deze waarden zijn verschillend voor regio, aantal rijstroken en rijstrookspecifiek. (zie bijlage D) 5.1.2

Module onderhoud kunstwerken Het onderhoud aan kunstwerken kan worden opgedeeld in 2 categorieën: Onderhoud met een vaste frequentie en onderhoud met een gebruiksafhankelijke frequentie. Dit laatste type onderhoud is beperkt tot het kleinschalige herstel van conserveringswerk van beton en staal. Het degradatiepatroon van het beton wordt gemodelleerd op de volgende manier: Vergelijking 5.2: degradatie model voor beton [Wijnmalen, D. J. D. 1994]

Gt = g (t ) * t + b * U * t Waarbij g(t) een constante is waarmee het beton degradeert, b een parameter van de afwijking is en U een standaard normale verdeling tussen 0 en 1. De kunstwerken degraderen nu afzonderlijk over de tijd. Hierdoor krijgen alle kunstwerken een eigen optimaal moment van onderhouden om de lifecycle kosten zo klein mogelijk te houden. Gekozen kan worden om de reparatie aan het beton gelijktijdig uit te voeren met het groot onderhoud van het wegdek. Hierdoor hoeft de weg niet apart te worden afgezet, wat minder voertuig verliesuren oplevert. Het wegdek van de kunstwerken is van een ander materiaal dan ZOAB. Door de geringe beschikbare hoogte voor een deklaag op een kunstwerk en het onmogelijk zijn van het aanleggen van ZOAB rechtstreeks op een kunstwerk ligt op kunstwerken dicht asfaltbeton (DAB). Dit heeft een ander degradatie patroon dan ZOAB. Dit type wegdek degradeert met dezelfde formules als het DAB beton in de module deklaag. 5.1.3

Module overig onderhoud Het onderhoud aan de dynamische verkeersmanagement systemen (DVM’s), het wegmeubilair en landschap en milieu wordt als een vast gegeven beschouwd. Er zijn hierin relatief weinig keuzes te maken die van

68


grote invloed zijn op het totale onderhoudsbudget. Alleen voor onderhoud aan de middenberm is veel winst te behalen door de middenberm vanaf een viaduct te kunnen bereiken. Hierdoor hoeft de binnenste rijstrook niet per definitie te worden afgezet. De vaste kosten en frequenties voor deze onderhoudstypen zijn beschreven door Rijkswaterstaat. De gegevens van al deze onderhoudstypen worden in deze module vertaald naar jaren waarin dit onderhoud moet gebeuren en uitgesplitst in onderhoud waarbij wegafzettingen nodig zijn en onderhoud zonder wegafzettingen. Deze informatie wordt ingevoerd in de module onderhoudsplanning. 5.1.4

Module voertuig verliesuren bij wegafzetting De capaciteit van de weg wordt per uur berekend. Dus afzettingen worden per uur geplaatst. Er wordt gerekend met 2 typen afzettingen, namelijk de 4-0 en de 2-1 variant (WRA-systeem). Tabel 5.1: capaciteiten van verschillende afzettingen [Plasmeijer, R. 1999] wegafzetsysteem heenrichting tegenrichting vrije weg 4.200 mvt/u 4.200 mvt/u WRA-systeem 2.000 mvt/u 4.200 mvt/u 3-1 systeem 3.600 mvt/u 3.800 mvt/u 4-0 systeem 3.500 mvt/u 3.500 mvt/u capaciteiten op basis van rijbaanbreedte van 12,5 meter en snelweg van 2x2 rijstroken; mvt/u motorvoertuigen per uur

De benodigde capaciteit wordt berekend door een verdeling te maken van het aandeel verkeer per uur en wordt per rijbaan gegeven. Dit gaat volgens de onderstaande tabel: Tabel 5.2: verdeling van het verkeer over de dag [Plasmeijer, R. 1999] uur 0.00-1.00 1.00-2.00 2.00-3.00 3.00-4.00 4.00-5.00 5.00-6.00 x/132.1 2 1 0,75 0,6 0,75 1 uur 6.00-7.00 7.00-8.00 8.00-9.00 9.00-10.00 10.00-11.00 11.00-12.00 x/132.1 4 7,5 9,75 9 7,5 7 uur 12.00-13.00 13.00-14.00 14.00-15.00 15.00-16.00 16.00-17.00 17.00-18.00 x/132.1 7,125 7,25 7,375 7,5 9 10 uur 18.00-19.00 19.00-20.00 20.00-21.00 21.00-22.00 22.00-23.00 23.00-0.00 x/132.1 9 7 5 4,5 4,5 3

Door het dagelijkse aantal auto’s door 132.1 te delen en met het getal onder het uur te vermenigvuldigen krijgt men het aantal auto’s dat in het betreffende uur over de rijbaan gaat. Vervolgens kan de reistijd over dat wegvak worden uitgerekend. Het verkeer heeft hierbij een snelheid van 100 kilometer per uur.


69

Het reistijdverlies wordt opgebouwd door 2 componenten: • Langere reistijd door lagere snelheid ter plaatse van de afzetting voor het onderhoud; • Wachtrij die ontstaat voor de afzetting doordat de capaciteit daar niet toereikend is voor het verkeer. Vergelijking 5.3: reistijd verlies door lagere snelheid ter plaatse van de afzetting

x v waarbij : t (0) = reistijd zonder overig verkeer en afzetting v = maximum snelheid in m/s t (0) =

x = afstand wegvak ( = 100 meter) x t (1) = v waarbij : t (1) = reistijd bij afzetting v = maximum snelheid in m/s x = afstand wegvak ( = 100 meter) +ta = t (1) − t (0)

Reistijd verlies door afzetting per uur: +ta * qbes waarbij qbes = beschikbare capaciteit ter plaatse van de afzetting Door het tijdsverlies te vermenigvuldigen met het aantal auto’s dat in dat uur het wegvak passeerde krijgt men het totale aantal voertuig verliesuren van het betreffende uur waarin onderhoud wordt gepleegd. Doordat er een bottleneck ontstaat voor de afzetting door de lagere maximale capaciteit ter plaatse, ontstaat er een file (wachtrij) voor de afzetting die de grootte heeft van de wachtrij uit het vorige uur plus het verschil in capaciteit van de bottleneck – verkeersintensiteit.

70


wachtrij: Wt = Wt −1 + (q − qbes ) wachttijd: Wt qbes *3600

+t w =

waarbij : Wt = wachtrij Wt −1 = wachtrij uit het vorige uur q = verkeersintensiteit qbes = beschikbare capaciteit ter plaatse van de bottleneck Het totaal aantal voertuig verliesuren per dag bedraagt vervolgens: t = 23

∑ (+t t =0

a

++tw ) * q * 60 * 60

Voor 1 uur reistijd wordt € 9,40 per uur gerekend. [AVV 1999] Dit is echter aan te passen in het model.


71

6

Scenario’s in het model Dit hoofdstuk behandelt de resultaten van het geprogrammeerde model, zoals beschreven in de voorgaande hoofdstukken. In dit hoofdstuk worden twee deelvragen behandeld: • Is het ontwikkelde model toepasbaar in de realiteit en stroken de uitkomsten met de realiteit. • Welke conclusies kunnen worden getrokken aan de hand van de resultaten van het model. Eerst wordt een keuze gemaakt voor een casestudie, waarop het model wordt toegepast. De casestudie betreft een bestaand stuk snelweg in Nederland, om de resultaten van het model te kunnen vergelijken met de werkelijke situatie. Hierna wordt een aantal scenario’s voor het onderhoud doorgerekend in het model, teneinde 3 situaties te kunnen onderbouwen: • Huidig onderhoudsregime; • Goedkoopste onderhoudsregime met inachtneming basis onderhoudsniveau; • Optimaal onderhoudsregime wanneer expliciet rekening gehouden wordt met de kosten voor de gebruiker bij een bepaalde beschikbaarheid. De scenario’s worden eerst verder uitgelegd, waarbij de karakteristieke invoergegevens worden behandeld. Daarna volgen per scenario de resultaten en een conclusie uit deze cijfers. Tot slot leiden de resultaten tot conclusies over te volgen onderhoudsstrategieën en hun consequenties.

6.1

Keuze voor de casestudie Om het model uit te werken en een vergelijking te kunnen maken met de werkelijkheid is gekozen om een bestaande weg te gebruiken als input voor het model. Omdat lokale omstandigheden een grote rol spelen in de aanlegkosten en de constructie is de beginsituatie in het model een bestaande weg met een bekende kwaliteit. Verder is het wenselijk om een stuk weg te modelleren zonder uitzonderlijke kunstwerken. Deze hebben een eigen onderhoudsregime en maken het model extra complex. Het model moet een voorspelling van onderhoudsbehoefte en effecten van uitgevoerd onderhoud over een langere tijd kunnen weergeven. Om het model afdoende te testen is een wegstuk nodig dat een representatief stuk snelweg is. Een representatief stuk snelweg bevat 2x2 rijstroken met een aantal kunstwerken zoals bruggen en viaducten. Verder moet de weg voorzien zijn van matrixborden en verlichting. Gekozen is voor de A9, traject 9a, van hm 5.6 - 11 (de Gaasperdammerweg). Het traject is door de geringe lengte (5.4 km) goed te modelleren, gezien elke 100 meter weg eigen gegevens met zich meebrengt. Verder heeft het hele traject 2 rijstroken en is het voorzien van matrixborden en verlichting, evenals geluidswallen.

72


Verder heeft dit traject door de ligging parallel aan de A10 zuid, een goede omleidingroute, zodat eventueel ’s nachts een hele rijbaan afgesloten kan worden. Dit stuk snelweg is in 2005 geheel onderhouden. Hierdoor zijn recente data voor het onderhouden van dit stuk snelweg bekend.

6.2

Kalibratie van het model • Is het ontwikkelde model toepasbaar in de realiteit en stroken de uitkomsten met de realiteit. Het model is opgebouwd uit kentallen die gebruikt worden bij Rijkswaterstaat ter calculatie van onderhoudsmaatregelen. Deze getallen worden echter niet gebruikt voor een integrale langetermijnplanning, maar per wegonderdeel apart toegepast. Groot onderhoud wordt als apart groot project gecalculeerd. Dit is een nauwkeurige methode om deze kosten te berekenen, omdat bij calculatie de prijzen voor de verschillende maatregelen met een redelijke zekerheid kunnen worden geschat en de precieze omvang van het werk duidelijk is. Bij een voorspelling wordt uitgegaan van een standaard uit te voeren onderhoudspakket, dat per kwartaal kan verschillen. Ook het groot onderhoud wordt op deze manier gecalculeerd. Hierbij spelen marktfluctuaties geen rol, waardoor de prijzen kunnen afwijken van de realiteit. Doordat de kosten die aan de basis van de calculatie staan overeenkomen met de kentallen van Rijkswaterstaat, kan alleen de frequentie van het onderhoud tot grote verschillen leiden. Echter, de frequentie van al het kleine onderhoud is ook conform de richtlijnen zoals Rijkswaterstaat deze hanteert. Alleen de degradatie van het wegdek en de staat van het beton van de kunstwerken worden door het model zelf gegenereerd. Hierbij kan het zijn dat er afwijkingen ontstaan in de onderhoudsfrequenties. Om de resultaten goed te kunnen beoordelen is er voor gekozen om als basisscenario een onderhoudsregime te kiezen dat aansluit op de huidige filosofie van Rijkswaterstaat. Het is de bedoeling om met het geprogrammeerde model een aantal scenario’s voor een periode van 30 jaar aan onderhoud inzichtelijk te maken. Deze scenario’s moeten de consequenties (zowel kwalitatief als kwantitatief) van denkbare situaties en onderhoudsstrategieën op het onderhoudsbudget en de wegen kunstwerkkwaliteit evenals de beschikbaarheid van de weg inzichtelijk maken.

6.3

Scenario’s Er is voor gekozen om eerst een basisscenario door te rekenen wat zal dienen als referentie voor de andere scenario’s. Dit basisscenario is gebaseerd op het huidige onderhoudsbeleid voor snelwegen van Rijkswaterstaat (zie paragraaf 3.2). Om de afwegingsrichtingen voor het onderhouden van een snelweg te illustreren en een duidelijk beeld te geven van de consequenties ervan is er voor gekozen om naast het basisscenario 2 scenario’s uit te werken: • Goedkoopste onderhoudsregime met inachtneming van het basis onderhoudsniveau; • Optimaal onderhoudsregime wanneer expliciet rekening gehouden wordt met de kosten voor de gebruiker bij een bepaalde beschikbaarheid.


73

Alle scenario’s worden met een Montecarlo analyse doorlopen, waarbij de onzekerheden (snelheid van wegdek- en kunstwerkdegradaties) volgens een standaard normale verdeling worden getrokken. Een weg heeft in de huidige situatie slechts kosten (zowel onderhouden beheerskosten als maatschappelijke schade die omgezet kan worden in geld). Eventuele inkomsten van een weg kunnen komen uit rekeningrijden, waarbij de rekening door de gebruiker of de staat wordt betaald. Om de scenario’s goed met elkaar te kunnen vergelijken worden de volgende criteria gehanteerd: • Netto contante waarde (alle uitgaven en inkomsten worden verdisconteerd naar het heden); • Voertuig verliesuren (het aantal uren dat alle voertuigen bij elkaar extra over het traject hebben gedaan omdat er onderhoud werd gepleegd); • Voorspelbaarheid van de NCW (de spreiding in de antwoorden van de netto contante waarde, na uitvoering van een Montecarlo analyse). In het onderhoud moet men afwegingen maken tussen kosten en schade voor de weggebruikers. Om dit goed te kunnen vergelijken moet de schade voor de weggebruikers worden omgezet in een waarde. Er is hier als uitgangspunt gekozen voor €9,40. [AVV 1999] Door deze schade contant te maken kan deze meegewogen worden in de afweging tussen een duurder onderhoudsregime en minder voertuig verliesuren of het goedkoopste onderhoudsprogramma. Naast de spreiding in de antwoorden na de Montecarlo analyse, wordt er ook gekeken naar de gevoeligheid van de uitkomsten. Met andere woorden welke inputgegevens hebben de grootste invloed op de uitkomsten en hoe groot is deze invloed. Tabel 6.1: belangrijkste invoergegevens per scenario scenario 1: basisscenario, huidig onderhoudsregime RWS

scenario 2: goedkoopste onderhoud

scenario 3: optimale afstemming onderhoud en maatschappelijke schade

onderhoud kunstwerken

apart

apart

geclusterd met groot onderhoud wegdek

responsietijd meting - onderhoudsmaatregel waarde van een voertuigverlies uur als boete voor wegbeheerder tijdstip klein onderhoud

2 jaar

1 jaar

2 jaar

€ 0,00 22.00 - 6.00

€ 0,00 6.00 - 14.00

€ 9,40 22.00 - 6.00

6.3.1

Basisscenario In een basisscenario worden de huidige omstandigheden rondom de snelweg A9, Gaasperdammerweg, gesimuleerd. Het aantal voertuigen, de onderhoudsafwegingen en de degradatiesnelheden zijn gebaseerd op de huidige situatie. In dit scenario wordt getracht weer te geven hoe aan de hand van de huidige gegevens het onderhoud gedurende een tijdsperiode van 30 jaar eruit ziet. Er wordt gerekend met de huidige onderhoudsstrategieën. In de huidige richtlijnen van Rijkswaterstaat is opgenomen dat de rechterrijstrook na 10 jaar moet worden voorzien van een nieuwe toplaag asfalt. Na 14 jaar moet de gehele weg van nieuw asfalt worden voorzien.

74


De verkeerstellingen van AVV (zie bijlage E) geven aan dat de A9 tussen hectometerpaal 5,5 en 11,1 op dit moment een gemiddelde wegbezetting heeft van ongeveer 75.000 auto’s per richting per dag. Er worden 4 varianten berekend, waarbij bij het dreigend falen van een wegdeel respectievelijk 0, 1, 2 of 3 wegdelen worden geclusterd bij de onderhoudsplanning voor het vervangen van de deklaag. Dit is conform de manier dat onderhoud nu wordt ingedeeld, met behulp van IVON 2 (zie paragraaf 3.2). Bij dreigend falen van een wegvak wordt onderhoud aan dit wegvak gepland, waarbij gekeken wordt of wegvakken in de omgeving niet ook zeer binnenkort aan de beurt zijn. Er wordt gerekend in dit scenario dat een wegvak 2 jaar voordat deze haar minimum kwaliteitsgrens bereikt, wordt deze ingepland om te worden onderhouden. Deze zogenoemde buffertijd heeft als doel te voorkomen dat de weg onder een minimum kwaliteit komt (normfalen). Het groot onderhoud aan de kunstwerken in de vorm van grootschalige betonreparaties wordt uitgevoerd, wanneer deze kunstwerken volgens het degradatiemodel aan onderhoud toe zijn. Er wordt hierbij niet gekeken naar eventueel clusteren met groot onderhoud van het wegdek. In dit scenario worden geen vergoedingen van Rijkswaterstaat aan derden gerekend voor onderhoud en ook is er geen sanctie op het aantal voertuig verlies uren, omdat Rijkswaterstaat in dit basisscenario zelf het onderhoud uitvoert. Klein wegdekonderhoud wordt echter wel ’s nachts uitgevoerd om de impact op het verkeer te minimaliseren. Resultaten basisscenario: huidige onderhoudsbeleid Rijkswaterstaat

Distribution for netto contante waarde / totale kosten/C... Values in 10^ -6

3,500

Mean=-1,063318E+07

3,000 2,500 2,000 1,500 1,000 0,500 0,000 -11,6

-11,25

-10,9

-10,55

-10,2


90%

5%

-11,0273 -10,3995 Figuur 6.1: verdeling netto contante waarde zonder clustering


75

Distribution for totaal aantal voertuig verliesuren / to... 5,000

Mean=52329,5

Values in 10^ -4

4,500 4,000 3,500 3,000 2,500 2,000 1,500 1,000 0,500 0,000

49

50,75

52,5

54,25

56

Values in Thousands 5%

90%

5%

50,7666 54,0528 Figuur 6.2: verdeling aantal voertuig verliesuren zonder clustering


3,000 Mean=-1,043014E+07

2,500 2,000 1,500 1,000 0,500 0,000 -11,2

-10,8

-10,4

-10


90%

5%

-10,7068 -10,2092 Figuur 6.3: verdeling netto contante waarde bij clusteren van minimaal 3 wegvakken

76


Values in 10^ -4

Distribution for totaal aantal voertuig verliesuren / to... 4,500 4,000 3,500 3,000 2,500 2,000 1,500 1,000 0,500 0,000 48

Mean=52324,47

50

52

54

56


90%

5%

49,9536 54,019 Figuur 6.4: verdeling voertuig verliesuren bij clustering van minmaal 3 wegvakken


3,000 Mean=-1,051691E+07

2,500 2,000 1,500 1,000 0,500 0,000 -11,4

-11,05

-10,7

-10,35

-10


90%

5%

-10,9493 -10,2052 Figuur 6.5: verdeling netto contante waarde bij clustering van minimaal 5 wegvakken


77

Values in 10^ -4

Distribution for totaal aantal voertuig verliesuren / to... 4,000 3,500 3,000 2,500 2,000 1,500 1,000 0,500 0,000 48

Mean=52560,29

51

54

57


90%

5%

50,3827 55,1187 Figuur 6.6: verdeling voertuig verliesuren bij clustering van minimaal 5 wegvakken


3,000 Mean=-1,059896E+07

2,500 2,000 1,500 1,000 0,500 0,000 -12

-11,5

-11

-10,5

-10


90%

5%


78


Values in 10^ -4

Distribution for totaal aantal voertuig verliesuren / to... 4,000 3,500 3,000 2,500 2,000 1,500 1,000 0,500 0,000 49

Mean=52633,16

51

53

55

57


90%

5%

50,5185 55,3076 Figuur 6.8: verdeling voertuig verliesuren bij clustering van minimaal 7 wegvakken Tabel 6.2: resultaten basisscenario (discontovoet = 4%)

kosten wegdek onderhoud kosten wegdek onderhoud kosten wegdek onderhoud kosten wegdek onderhoud kosten onderhoud kunstwerken kosten onderhoud kunstwerken kosten onderhoud kunstwerken kosten onderhoud kunstwerken kosten overig onderhoud kosten overig onderhoud kosten overig onderhoud kosten overig onderhoud totale kosten totale kosten totale kosten totale kosten NCW NCW NCW NCW # meter onderhoud # meter onderhoud # meter onderhoud # meter onderhoud # voertuigverliesuren # voertuigverliesuren # voertuigverliesuren # voertuigverliesuren

aantal wegvakken in omgeving geclusterd 0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 3

min -16.338.700 -14.867.200 -15.441.350 -17.329.450 -3.983.090 -3.983.090 -3.983.090 -3.983.090 -4.225.609 -4.225.609 -4.225.609 -4.225.609 -24.547.390 -23.075.890 -23.530.040 -25.538.140 -11.575.780 -11.041.660 -11.265.280 -11.822.560 22.228 22.228 22.228 22.228 49.817 48.491 48.891 49.089


mean -14.010.980 -13.577.200 -13.753.280 -13.922.990 -3.949.490 -3.913.490 -3.925.490 -3.903.890 -4.225.609 -4.225.609 -4.225.609 -4.225.609 -22.186.080 -21.716.300 -21.904.380 -22.052.490 -10.633.180 -10.430.140 -10.516.910 -10.598.960 23.287 23.907 24.293 24.527 52.330 52.324 52.560 52.633

max -12.783.100 -12.174.350 -12.895.450 -13.182.600 -3.023.090 -3.023.090 -3.143.090 -2.543.090 -4.225.609 -4.225.609 -4.225.609 -4.225.609 -20.991.790 -20.383.040 -20.938.290 -20.366.690 -10.211.450 -10.012.620 -10.150.850 -10.057.630 31.028 38.928 43.128 41.728 55.071 55.662 56.209 56.550

5% waarde -14.691.150 -14.405.400 -14.741.850 -15.027.800 -3.983.090 -3.983.090 -3.983.090 -3.983.090 -4.225.609 -4.225.609 -4.225.609 -4.225.609 -22.899.840 -22.525.740 -22.950.540 -23.236.490 -11.027.320 -10.706.780 -10.949.320 -11.264.390 22.228 22.228 22.228 22.228 50.767 49.954 50.383 50.519

95% waarde -13.617.850 -13.170.150 -13.240.300 -13.433.500 -3.743.090 -3.503.090 -3.623.090 -3.503.090 -4.225.609 -4.225.609 -4.225.609 -4.225.609 -21.650.590 -21.016.190 -21.313.790 -21.474.090 -10.399.500 -10.209.210 -10.205.200 -10.315.300 28.228 31.628 33.028 34.728 54.053 54.019 55.119 55.308

?(90%) 1.073.300 1.235.250 1.501.550 1.594.300 240.000 480.000 360.000 480.000 0 0 0 0 1.249.250 1.509.550 1.636.750 1.762.400 627.822 497.570 744.126 949.088 6.000 9.400 10.800 12.500 3.286 4.065 4.736 4.789

79

Conclusies uit resultaten basisscenario Behalve dat dit basisscenario een scenario is waartegen de andere scenario’s worden uitgezet, komt dit scenario zoveel mogelijk overeen met de realiteit. De resultaten van het model laten een verwacht beeld zien dat bij grotere clustering van wegvakken, het aantal meters onderhoud stijgt. Wegvakken die nog niet de minimum kwaliteitseisen bereikt hebben, worden onderhouden samen met omliggende wegvakken die wel aan hun minimum kwaliteiteisen voldoen. Hierdoor wordt er winst geboekt door clustering, maar doordat extra voertuig verliesuren niet beprijsd worden, weegt deze winst niet op tegen het eerder dan noodzakelijk onderhouden van een wegvak. Dit blijkt uit de resultaten van de kosten van het wegdekonderhoud. Bij een oplopend aantal geclusterde wegvakken nemen de kosten van het wegdekonderhoud toe, samen met het aantal onderhouden meters. Echter door de spreiding ervan is het meest aantrekkelijk om telkens per 3 wegvakken te clusteren. Gedurende de 30 jaar wordt de rechter rijstrook 2 maal vervangen en wordt 2 maal groot onderhoud gepleegd, waarbij het gehele wegdek wordt vervangen. Hierbij wordt ook de onderlaag van de weg onderhouden. De kunstwerken hebben allemaal een levensduur van ongeveer 25 jaar. Hierdoor moeten de kunstwerken op het traject gedurende een periode van 30 jaar slechts eenmaal worden onderhouden. De verschillende pieken in de uitkomsten hebben te maken met het feit dat het model verschillende beslissingen maakt over het wel en niet onderhouden van een wegvak. Het zijn meerdere pieken, omdat de weg een aantal maal moet worden onderhouden. Doordat dit een geheel getal moet zijn kunnen er meerdere pieken ontstaan, namelijk bij respectievelijk 2 of 3 maal klein onderhoud aan de rechter rijstrook. De voertuig verliesuren hebben op deze manier precies het zelfde aantal pieken. De spreiding van de netto contante waarde bepaald de grootte van het financiële risico. Betrouwbaarheid van een antwoord is daarom heel belangrijk in de afweging van de alternatieven. Uit de resultaten kan worden opgemaakt dat in dit scenario het beste gekozen kan worden voor een strategie, waarbij bij wegdekonderhoud telkens 3 wegvakken moeten worden geclusterd. Hier is de netto contante waarde het hoogst en de spreiding ervan het kleinst, waardoor de voorspelbaarheid van de uitkomst het beste is. Ook het aantal voertuig verliesuren zijn in deze variant de laagste. 6.3.2

Scenario 2: minimaliseren netto contante waarde Dit scenario is er op gericht om de kosten voor het onderhoud van de A9, Gaasperdammerweg, te minimaliseren. Hierbij wordt geen rekening gehouden met de overlast die onderhoud voor de weggebruiker met zich meebrengt. Met andere woorden, onderhoud wordt overdag uitgevoerd zodat de kosten van het onderhoud geminimaliseerd worden. Hierbij wordt clustering van wegvakken alleen overwogen, wanneer dit voor Rijkswaterstaat een positief resultaat geeft.

80


Om deze kosten te minimaliseren, moet er voor gezorgd worden dat het onderhoud zo lang mogelijk uitgesteld kan worden. Door de reactietijd tussen constatering van dreigend falen en onderhoud te verkorten van 2 naar 1 jaar en door de criteria voor groot onderhoud te verleggen is het mogelijk om in een periode van 30 jaar slechts éénmaal groot wegdekonderhoud te plegen. Het gevolg hiervan is dat de weg, na oplevering na 30 jaar, in een veel slechtere staat verkeert, dan bij het basis scenario het geval is. Resultaten scenario 2: minimaliseren netto contante waarde (NCW)


1,400 Mean=-8982609

1,200 1,000 0,800 0,600 0,400 0,200 0,000 -15

-13,25

-11,5

-9,75

-8


90%



81

Distribution for totaal aantal voertuig verliesuren / to... Values in 10^ -4

1,200 Mean=185433,8

1,000 0,800 0,600 0,400 0,200 0,000 176

181

186

191

196


90%

5%



3,500 Mean=-7910682

3,000 2,500 2,000 1,500 1,000 0,500 0,000 -10

-9,375

-8,75

-8,125

-7,5


90%


82



1,400 Mean=183604,7

1,200 1,000 0,800 0,600 0,400 0,200 0,000 174

179

184

189

194


90%

5%



3,000 Mean=-7919341

2,500 2,000 1,500 1,000 0,500 0,000 -9,2

-8,6

-8

-7,4


90%

5%



83

Distribution for totaal aantal voertuig verliesuren / to... 10

Mean=183531

Values in 10^ -5

9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

174

179

184

189

194


90%

5%



3,000 Mean=-8053584

2,500 2,000 1,500 1,000 0,500 0,000 -9,6

-9,05

-8,5

-7,95

-7,4


90%

5%


84


Values in 10^ -4

Distribution for totaal aantal voertuig verliesuren / to... 1,800 1,600 1,400 1,200 1,000 0,800 0,600 0,400 0,200 0,000 174

Mean=183841,7

179,5

185

190,5

196


90%

5%



85

Tabel 6.3: resultaten scenario 2 (discontovoet = 4%)

kosten wegdek onderhoud kosten wegdek onderhoud kosten wegdek onderhoud kosten wegdek onderhoud kosten onderhoud kunstwerken kosten onderhoud kunstwerken kosten onderhoud kunstwerken kosten onderhoud kunstwerken kosten overig onderhoud kosten overig onderhoud kosten overig onderhoud kosten overig onderhoud totale kosten totale kosten totale kosten totale kosten NCW NCW NCW NCW # meter onderhoud # meter onderhoud # meter onderhoud # meter onderhoud # voertuigverliesuren # voertuigverliesuren # voertuigverliesuren # voertuigverliesuren

aantal wegvakken in omgeving geclusterd 0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 3

min -20.632.310 -11.880.520 -10.063.920 -11.518.900 -3.983.090 -3.983.090 -3.983.090 -3.983.090 -4.225.609 -4.225.609 -4.225.609 -4.225.609 -28.841.010 -20.089.220 -18.272.620 -19.727.590 -14.136.270 -9.877.817 -9.015.333 -9.418.075 22.228 22.228 22.228 22.228 176.527 174.431 175.918 175.728

mean -10.096.340 -7.897.131 -7.907.858 -8.190.091 -3.983.090 -3.983.090 -3.983.090 -3.983.090 -4.225.609 -4.225.609 -4.225.609 -4.225.609 -18.305.030 -16.105.830 -16.116.560 -16.398.790 -8.982.609 -7.910.682 -7.919.341 -8.053.584 28.519 24.356 24.510 23.999 185.434 183.605 183.531 183.842

max -8.181.647 -7.165.797 -7.063.172 -7.167.597 -3.983.090 -3.983.090 -3.983.090 -3.983.090 -4.225.609 -4.225.609 -4.225.609 -4.225.609 -16.390.340 -15.374.490 -15.271.870 -15.376.290 -8.072.406 -7.543.680 -7.478.257 -7.526.848 98.059 52.459 38.710 42.071 194.325 192.575 192.432 194.367

5% waarde 95% waarde -15.691.720 -8.667.928 -9.542.505 -7.281.297 -9.389.322 -7.148.753 -10.682.490 -7.377.997 -3.983.090 -3.983.090 -3.983.090 -3.983.090 -3.983.090 -3.983.090 -3.983.090 -3.983.090 -4.225.609 -4.225.609 -4.225.609 -4.225.609 -4.225.609 -4.225.609 -4.225.609 -4.225.609 -23.900.410 -16.876.630 -17.751.200 -15.489.990 -17.598.020 -15.357.450 -18.891.190 -15.586.690 -11.757.960 -8.278.819 -8.633.574 -7.634.453 -8.632.907 -7.558.713 -9.009.438 -7.698.424 22.428 54.750 22.228 30.775 22.228 31.105 22.228 28.821 179.333 192.644 177.434 189.318 177.799 190.523 178.626 190.511

?(90%) 7.023.788 2.261.209 2.240.570 3.304.496 0 0 0 0 0 0 0 0 7.023.788 2.261.210 2.240.570 3.304.496 3.479.144 999.122 1.074.195 1.311.014 32.322 8.547 8.878 6.593 13.311 11.884 12.723 11.885

Conclusies uit resultaten scenario 2: minimaliseren NCW De gemiddelde kosten voor onderhoud gedurende 30 jaar zijn aanzienlijk lager dan in het basisscenario. Bij de variant waarbij wegvakken niet geclusterd worden onderhouden, doet zich de situatie voor dat, door het uitstel van het groot onderhoud, de wegvakken niet meer voldoen aan de minimale kwaliteitseisen en daarom voortdurend onderhouden moeten worden. Hierdoor is het mogelijk dat het aantal meter onderhoud en ook de kosten enorm kunnen stijgen. Door de snelle responsietijd tussen constatering van dreigend norm falen en het werkelijke onderhoud is er minder kapitaalverlies door “te vroeg” onderhouden. Dit levert winst ten opzichte van het basisscenario op. Het minimum aantal meter wegdek dat moet worden onderhouden ligt echter vast. In een tijdsperiode van 30 jaar is het minimum onderhoud (basis onderhoudsniveau) 2 maal vervangen van de rechter rijstrook en 1 maal groot onderhoud aan de totale wegverharding (totaal 22.228 meter wegdek). Daarnaast worden er kosten bespaard door overdag in plaats van ’s nachts klein onderhoud aan de weg te plegen. Dit levert echter veel meer voertuig verliesuren op. De kosten voor het onderhouden van de kunstwerken zijn geminimaliseerd door slechts éénmaal uitvoeren van groot onderhoud aan deze betonnen kunstwerken. Hierdoor is er geen spreiding in de uitkomst. Net als in het basisscenario is de beste variant in dit scenario om 3 wegvakken te clusteren tijdens wegdek onderhoud. Dit levert de hoogste NCW, de laagste spreiding en het laagst aantal voertuig verliesuren.

86


Scenario 3: het optimum tussen kosten en voertuig verliesuren Dit scenario heeft als doel een optimaal evenwicht te vinden tussen de schade voor de weggebruiker van onderhoud, uitgedrukt in voertuig verliesuren, en de onderhoudskosten. In dit scenario wordt gerekend met een boete op een voertuig verliesuur van € 9,40, zoals AVV heeft berekend (zie paragraaf 4.7). Hierdoor zal de spreiding in de netto contante waarde van de totale kosten toenemen, omdat bovenop de onderhoudskosten ook een boete komt. Het optimum vinden is een proces van proberen en logisch verstand gebruiken. Deze combinatie leidt tot het proberen van een aantal strategische onderhoudsregimes, waarbij gekeken wordt hoe de resultaten zich ontwikkelen. Na vele 10-tallen proef resultaten is gekomen tot de huidige oplossing. Door slim onderhoud te clusteren, kunnen de meerkosten voor het te vroeg plegen van onderhoud, omdat een wegvak nog niet onder een minimum kwaliteitseis zit, opwegen tegen de vermindering in voertuig verliesuren. Minder vaak onderhouden levert immers minder afzettingen op, waarmee het verkeer dus minder wordt gehinderd. De meerkosten die dit scenario ten opzichte van het basisscenario kent, vertegenwoordigen de waarde die wordt toegekend worden aan het lagere aantal voertuig verliesuren. Op deze manier wordt de keuze tussen maatschappelijke schade en extra onderhoudskosten expliciet gemaakt; het is duidelijk hoeveel extra moet worden uitgegeven om het aantal voertuig verliesuren te verminderen. Om het onderhoud optimaal te clusteren, worden de kunstwerken tijdens het grote wegdek onderhoud (na ongeveer 14 jaar) ook onderhouden. Resultaten scenario 3: optimaal evenwicht tussen onderhoudskosten en voertuig verliesuren

Distribution for netto contante waarde / totale kosten/C... 3,000

Values in 10^ -6

6.3.3

Mean=-1,174697E+07

2,500 2,000 1,500 1,000 0,500 0,000 -12,2

-11,85

-11,5

-11,15

-10,8


90%

5%



87

Distribution for totaal aantal voertuig verliesuren / to... 48,1058

Values in 10^ -4

7

Mean=49477,53

6 5 4 3 2 1 0 47

49

51

53


90%

5%



Values in 10^ -6

Mean=-1,159968E+07

2,000 1,500 1,000 0,500 0,000 -12,6

-12,1

-11,6

-11,1

-10,6


90%

5%


88



6 Mean=49538,85

5 4 3 2 1 0 47

49

51

53


90%

5%



Values in 10^ -6

Mean=-1,163209E+07

2,000 1,500 1,000 0,500 0,000 -12,4

-11,8

-11,2

-10,6


90%

5%



89


6 Mean=49686,68

5 4 3 2 1 0 47

48,75

50,5

52,25

54


90%

5%



Mean=-1,173426E+07

Values in 10^ -6

1,800 1,600 1,400 1,200 1,000 0,800 0,600 0,400 0,200 0,000

-12,8

-12,3

-11,8

-11,3

-10,8


90%

5%


90



6 Mean=49713,73

5 4 3 2 1 0 47

48,75

50,5

52,25

54


90%

5%

47,7961 51,7718 Figuur 6.24: verdeling voertuig verliesuren bij clustering van minimaal 7 wegvakken Tabel 6.4: resultaten scenario 3 (discontovoet = 4%)

kosten wegdek onderhoud kosten wegdek onderhoud kosten wegdek onderhoud kosten wegdek onderhoud kosten onderhoud kunstwerken kosten onderhoud kunstwerken kosten onderhoud kunstwerken kosten onderhoud kunstwerken kosten overig onderhoud kosten overig onderhoud kosten overig onderhoud kosten overig onderhoud totale kosten totale kosten totale kosten totale kosten NCW NCW NCW NCW # meter onderhoud # meter onderhoud # meter onderhoud # meter onderhoud # voertuigverliesuren # voertuigverliesuren # voertuigverliesuren # voertuigverliesuren boete voor voertuigverliesuren boete voor voertuigverliesuren boete voor voertuigverliesuren boete voor voertuigverliesuren

aantal wegvakken in omgeving geclusterd 0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 3

min -13.243.520 -13.873.430 -13.746.610 -14.311.310 -7.343.090 -7.343.090 -7.343.090 -7.343.090 -4.225.609 -4.225.609 -4.225.609 -4.225.609 -24.935.170 -25.939.000 -25.782.090 -26.369.410 -12.096.510 -12.552.290 -12.259.500 -12.632.110 22.228 22.228 22.228 22.228 47.211 47.701 47.264 47.499 -492.426 -496.864 -504.129 -500.704


mean -12.135.880 -11.783.750 -11.847.780 -12.069.950 -7.141.490 -7.158.290 -7.141.490 -7.141.490 -4.225.609 -4.225.609 -4.225.609 -4.225.609 -23.968.060 -23.633.310 -23.681.930 -23.904.350 -11.746.970 -11.599.680 -11.632.090 -11.734.260 23.432 23.857 24.159 24.523 49.478 49.539 49.687 49.714 -465.089 -465.665 -467.055 -467.309

max -10.990.630 -11.036.240 -11.049.510 -11.291.010 -5.663.090 -5.663.090 -5.663.090 -5.663.090 -4.225.609 -4.225.609 -4.225.609 -4.225.609 -21.328.910 -21.387.450 -21.392.660 -21.626.210 -10.877.320 -10.765.950 -10.736.830 -10.823.600 32.540 34.992 36.154 38.346 52.386 52.858 53.631 53.266 -443.784 -448.390 -444.282 -446.495

5% waarde 95% waarde -12.875.950 -5.663.090 -12.293.960 -5.663.090 -12.566.400 -5.663.090 -13.309.720 -5.663.090 -7.343.090 -5.663.090 -7.343.090 -5.663.090 -7.343.090 -5.663.090 -7.343.090 -5.663.090 -4.225.609 -4.225.609 -4.225.609 -4.225.609 -4.225.609 -4.225.609 -4.225.609 -4.225.609 -24.642.780 -22.431.610 -24.333.100 -21.983.190 -24.607.720 -21.964.390 -25.353.980 -22.414.860 -12.021.160 -11.314.500 -11.851.650 -11.197.690 -11.941.770 -11.199.610 -12.139.390 -11.384.220 22.228 29.938 22.228 32.635 22.228 33.163 22.228 33.729 48.106 51.359 47.972 51.084 48.123 51.695 47.796 51.772 -483.807 -453.267 -484.432 -453.519 -486.031 -452.874 -488.741 -451.959

?(90%) 1.680.000 1.680.000 1.680.000 1.680.000 1.680.000 1.680.000 1.680.000 1.680.000 0 0 0 0 2.211.168 2.349.908 2.643.328 2.939.120 706.662 653.964 742.165 755.170 7.711 10.407 10.935 11.502 3.253 3.112 3.573 3.976 30.540 30.914 33.156 36.782

91

Conclusies uit resultaten scenario 3: optimaal evenwicht tussen onderhoudskosten en voertuig verliesuren De gemiddelde kosten voor onderhoud gedurende 30 jaar zijn gering hoger dan in het basisscenario. Deze meerkosten worden vooral veroorzaakt door de hogere kosten voor het onderhoud aan de kunstwerken. Door het clusteren van het groot onderhoud aan kunstwerken met het grote wegdekonderhoud, wordt er een besparing van ongeveer 3000 voertuig verliesuren gerealiseerd. De extra kosten van ongeveer € 1,2 miljoen, staan hier tegen over. IN deze extra kosten zitten al de betaalde € 465 duizend aan boete. Per saldo betekent dit dat de meerkosten voor de besparing van 3000 voertuig verliesuren in totaal € 750 duizend euro hebben gekost; € 250 euro per voertuig verliesuur. Het minimum aantal meter wegdek dat moet worden onderhouden ligt echter vast (totaal 22.228 meter wegdek). Beter clusteren van wegvakken voor onderhoud levert een kleine besparing op t.o.v. het basisscenario. De kosten voor wegdekonderhoud zijn daarom ook iets lager. Net als in het basisscenario is de beste variant in dit scenario om telkens 3 wegvakken te clusteren tijdens wegdekonderhoud. Dit levert de hoogste NCW, de laagste spreiding en het laagst aantal voertuig verliesuren.

92


6.3.4

Vergelijking scenario’s • Welke conclusies kunnen worden getrokken aan de hand van de resultaten van het model Tabel 6.5: vergelijking resultaten scenario's

kosten wegdek onderhoud kosten wegdek onderhoud kosten wegdek onderhoud kosten wegdek onderhoud kosten onderhoud kunstwerken kosten onderhoud kunstwerken kosten onderhoud kunstwerken kosten onderhoud kunstwerken kosten overig onderhoud kosten overig onderhoud kosten overig onderhoud kosten overig onderhoud totale kosten totale kosten totale kosten totale kosten NCW NCW NCW NCW # meter onderhoud # meter onderhoud # meter onderhoud # meter onderhoud # voertuigverliesuren # voertuigverliesuren # voertuigverliesuren # voertuigverliesuren boete voor voertuigverliesuren boete voor voertuigverliesuren boete voor voertuigverliesuren boete voor voertuigverliesuren

aantal wegvakken in omgeving geclusterd 0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 3

scenario 1 mean -14.010.980 -13.577.200 -13.753.280 -13.922.990 -3.949.490 -3.913.490 -3.925.490 -3.903.890 -4.225.609 -4.225.609 -4.225.609 -4.225.609 -22.186.080 -21.716.300 -21.904.380 -22.052.490 -10.633.180 -10.430.140 -10.516.910 -10.598.960 23.287 23.907 24.293 24.527 52.330 52.324 52.560 52.633 0 0 0 0

scenario 2 mean -10.096.340 -7.897.131 -7.907.858 -8.190.091 -3.983.090 -3.983.090 -3.983.090 -3.983.090 -4.225.609 -4.225.609 -4.225.609 -4.225.609 -18.305.030 -16.105.830 -16.116.560 -16.398.790 -8.982.609 -7.910.682 -7.919.341 -8.053.584 28.519 24.356 24.510 23.999 185.434 183.605 183.531 183.842 0 0 0 0

scenario 2 % afwijking met scenario 1 -27,9% -41,8% -42,5% -41,2% 0,9% 1,8% 1,5% 2,0% 0,0% 0,0% 0,0% 0,0% -17,5% -25,8% -26,4% -25,6% -15,5% -24,2% -24,7% -24,0% 22,5% 1,9% 0,9% -2,2% 254,4% 250,9% 249,2% 249,3%

scenario 3 mean -12.135.880 -11.783.750 -11.847.780 -12.069.950 -7.141.490 -7.158.290 -7.141.490 -7.141.490 -4.225.609 -4.225.609 -4.225.609 -4.225.609 -23.968.060 -23.633.310 -23.681.930 -23.904.350 -11.746.970 -11.599.680 -11.632.090 -11.734.260 23.432 23.857 24.159 24.523 49.478 49.539 49.687 49.714 -465.089 -465.665 -467.055 -467.309

scenario 3 % afwijking met scenario 1 -13,4% -13,2% -13,9% -13,3% 80,8% 82,9% 81,9% 82,9% 0,0% 0,0% 0,0% 0,0% 8,0% 8,8% 8,1% 8,4% 10,5% 11,2% 10,6% 10,7% 0,6% -0,2% -0,6% 0,0% -5,5% -5,3% -5,5% -5,5%

Uit analyse van de resultaten van het basisscenario ten opzicht van het derde scenario, waarin een optimum gezocht wordt tussen kosten en voertuig verliesuren, blijkt dat het huidige onderhoudsregime van Rijkswaterstaat redelijk effectief is en goed omgaat met het reduceren van de schade voor de weggebruiker door onderhoud (minimaliseren voertuig verliesuren). Het model laat hier expliciet zien wat er in de praktijk gebeurt. De “logische” afwegingen om onderhoud te clusteren en wegafzettingen zoveel mogelijk ’s nachts te laten plaatsvinden hebben een duidelijk positieve weerslag op het aantal voertuig verliesuren. Echter scenario 2, waarin de kosten worden geminimaliseerd, laat zien dat de verlaging van de kosten niet alleen te halen zijn uit het overdag onderhouden van de weg. Het sneller kunnen reageren tussen aanlevering van cijfers van de kwaliteit van de weg en de re-


93

actie van het plannen van het onderhoud levert een aanzienlijke besparing op. Om dit in de huidige situatie te kunnen bereiken zal de uitvoerende partij de onderhoudsplanning erbij moeten uitvoeren. Deze rechtstreekse benadering vervangt de planning die nu vanuit DWW wordt gedaan en daarna met het district wordt besproken. Tot slot wordt er een definitieve planning gemaakt in overleg tussen DWW en het district van Rijkswaterstaat. Scenario 2 heeft echter een veel grotere onvoorspelbaarheid dan scenario’s 1 en 3. De bandbreedte waartussen de NCW zit geeft deze voorspelbaarheid aan. Het model maakt inzichtelijk hoeveel extra kosten gemaakt moeten worden om het aantal voertuig verliesuren te reduceren. De hoogte van de kosten van deze voertuig verliesuren die hieraan is gekoppeld, zijn de huidige cijfers gepubliceerd door AVV. Deze € 9.40 is echter een gemiddelde. De kosten van een verloren uur is echter afhankelijk van de dag, het tijdstip op de dag en het doel van de getroffen reiziger. Zonder deze boete kan duidelijk uit het model worden afgelezen wat de kosten per gereduceerd verliesuur voor reiziger is. Vervolgens is het aan de politiek (en maatschappij) om te bepalen of verminderde schade opweegt tegen de extra kosten. Het derde scenario heeft als ander voordeel boven het tweede scenario dat de gemiddelde wegkwaliteit aan het einde van de 30 jaar veel hoger is. Er is immers rondom jaar 27 nog eenmaal groot onderhoud aan het wegdek gepleegd. Hieruit blijkt ook meteen het probleem van een gesloten contractperiode. De restkwaliteit van de weg aan het eind van het contract is van groot belang. Verschillende onderhoudsregimes leveren een andere restkwaliteit, welke van invloed zijn in een eventuele volgende contractperiode. Immers hierbij zal in geval van het tweede scenario in de eerste 3 jaar al groot onderhoud aan het wegdek gepleegd moeten worden. Het koppelen van wegdekonderhoud met onderhoud aan kunstwerken heeft een positieve uitwerking op het aantal voertuig verliesuren, echter de periode tussen onderhoud aan kunstwerken (groot onderhoud, waaronder wegdek, betonreparaties en overgangsvoegen) is ongeveer 25 jaar. Een onderhoudsregime waarbij het groot onderhoud aan de weg om de 12,5 jaar wordt uitgevoerd, lijkt daarmee uitstekend te passen bij een regel dat de kunstwerken om de keer worden meegenomen. De gevoeligheidsanalyse van de scenario’s leveren allemaal een ander beeld op. Er zijn niet direct specifieke wegvakken aan te wijzen die in elk scenario een substantieel grotere invloed hebben op de uitkomsten.

94


7

Conclusies en aanbevelingen

7.1

Algemene conclusies Het ontwikkelde model is in staat om een goed beeld te geven van de consequenties van een integrale onderhoudstrategie op het weggedeelte van de A9. Hierbij is het mogelijk afwegingen te maken op basis van een degelijke voorspelling van het model ten aanzien van de te kiezen strategie. De alsmaar groeiende druk op de beschikbaarheid van het Nederlandse wegennet, zoals in het eerste hoofdstuk is behandeld, dwingt Rijkswaterstaat tot het nemen van efficiëntiestappen in het onderhoud. De tijd die voor onderhoud beschikbaar is wordt steeds schaarser ofwel duurder. Door de kosten van voertuig verliesuren op te voeren in het model, bijvoorbeeld te verdubbelen, wordt het steeds aantrekkelijker om andere beslissingen te nemen, zoals meer clusteren van onderhoud en zelfs de optie van helemaal afsluiten van de weg voor korte duur. Het is aan de maatschappij of politiek om te beslissen of en hoeveel in dit soort maatregelen uitgevoerd moet worden. Ontwerpeisen met betrekking tot lifecycle management Naast de discussie over de meerkosten van onderhoud ten opzichte van de effecten van onderhoud voor de automobilist, kan ook de discussie over ontwerpeisen van een weg worden gevoed met dit model. Ontwerpbeslissingen over deklaagsoort, maar ook over type berm en vangrails etc. bepalen in sterke mate de uiteindelijke onderhoudsbehoefte en daarmee de kosten voor onderhoud. Meer vrijheid, waarbij moet worden voldaan aan veiligheids-, geluid- en emissienormen, leidt wellicht tot andere (goedkopere) oplossingen. Een voorbeeld voor deze veranderingen is het type deklaag. In Nederland is er een regel die bepaald dat snelwegen voorzien moeten zijn van zeer open asfalt beton (ZOAB), tenzij kan worden aangetoond dat de verkeersintensiteit en het geproduceerde geluid het gebruik van dicht asfalt beton (DAB) rechtvaardigen. Hierbij is er geen ruimte voor eventuele andere (innovatieve) oplossingen. Dit ZOAB en in de toekomst ook ZOZOAB (zeer open zeer open asfaltbeton, dubbellaags ZOAB) heeft een hoge onderhoudsbehoefte. Dit staat tegenover een geluidsdempende werking en snellere afvoer van hemelwater. De aanleg en onderhoudskosten zijn aanzienlijk hoger dan de aanleg- en onderhoudskosten van dichtasfaltbeton of zelfs cement beton met een dunlaagje asfalt (zoals in Duitsland wordt toegepast). De waarde van het gereduceerde geluid en de toegenomen verkeersveiligheid door de snellere hemelwaterafvoer weegt op dit moment, zowel politiek als maatschappelijk, op tegen de meerkosten in aanleg en onderhoud, zelfs met de wetenschap dat ZOAB in de winter bij ijzel veel minder veilig is dan dichte asfalt beton soorten. Huidige onderhoudsregime Rijkswaterstaat effectief De resultaten van het model geven aan dat de onderhoudsstrategie zoals Rijkswaterstaat deze nu toepast op het onderhouden van snelwegen redelijk effectief is, als wordt gekeken naar kosten vs. voertuig verliesuren. De


95

consequenties van deze maatregelen zijn nu expliciet gemaakt in plaats van dat deze worden gevoed door “gezond” verstand. Clusteren van wegdek onderhoud is niet altijd goedkoper. Door te clusteren moeten wegvakken die nog niet aan de minimum kwaliteitseisen voldoen eerder onderhouden worden, dan deze volgens hun kwaliteit eigenlijk zouden moeten. Hierdoor kan de winst van het clusteren, door minder vaak een onderhoudsploeg te laten komen en de weg minder vaak af te zetten, niet opwegen tegen het kapitaal verlies door eerder te onderhouden. Beslissingen om het verkeer minder te belasten door slimmer onderhoud te plegen, zoals beter clusteren van onderhoudsmaatregelen of andere constructies te gebruiken die minder onderhoud nodig hebben, kunnen nu duidelijk worden afgewogen. Het model maakt het mogelijk om een meer integrale onderhoudsplanning te maken, waarbij over alle onderdelen van een weg (wegdek, kunstwerken, verkeersregelinstallaties, landschap etc.) heen wordt gekeken. De totale onderhoudsbehoefte is zo bekend. Het model kan een goede ondersteuning bieden om inzicht te krijgen in de kosten van onderhoud voor een langere periode en geeft zelfs inzicht in wanneer er uitgaven gedaan moeten worden en hoeveel deze maatregelen kosten. Naast de kapitaalbehoefte in de tijd, geeft het model ook de onzekerheden van deze uitgaven weer; de risico’s worden in kaart gebracht. Rijkswaterstaat kan zo een goed overzicht krijgen van haar kapitaalbehoefte gedurende een lange periode. Door de planning van meerdere wegentrajecten op elkaar te kunnen afstemmen is niet alleen mogelijk de consequenties van het onderhoud inzichtelijk te maken, ook kunnen onderhoudsplanningen per traject op elkaar worden afgestemd. In het huidige onderhoudsregime is door de van te voren voorgeschreven onderhoudsfrequenties de spreiding in de kosten voor onderhoud relatief laag. Door snellere degradatie van wegonderdelen ontstaan de voornaamste kostenspreidingen. Inzichten in toekomstige groei door modellering Het model kan ook inzicht verschaffen in de effecten van verkeersgroei. Een toename van het aantal voertuigen zal een negatief effect hebben op de kwaliteit van de weg. Naast een extra onderhoudsbehoefte, geeft meer verkeer ook meer druk op de beschikbare infrastructuur. Het onderhouden van de weg en daarmee verminderen van de wegcapaciteit, geeft meer voertuig verliesuren waardoor er telkens naar andere alternatieven gezocht moet worden om het beste onderhoudsprogramma vast te kunnen stellen. Rol van lifecycle management in Rijkswaterstaat Bij de omvorming van Rijkswaterstaat tot een agentschap, dat onderhoud steeds vaker zal uitbesteden door middel van langdurige contracten met aannemers, ontstaat een vraag naar de kwantificatie van de onderhoudsbehoefte van het contractgebied. Het model zou de contractvorming ten aanzien van het uitbesteden van onderhoud aan derde partijen (aannemers) kunnen ondersteunen. De onzekerheden van de degradatie van het wegdek en de kunstwerken, het verloop van de verkeersintensiteiten etc. maken het echter in beperkte mate mogelijk om als hulpmiddel in de contractvorming te dienen. Risico’s kunnen worden aangewezen en gekwanti-

96


ficeerd, maar de werkelijkheid laat zich moeilijk voorspellen. Het model biedt slechts een indicatie van de werkelijkheid, maar maakt wel inzichtelijk welke effecten bepaalde strategieën hebben op zowel voertuig verliesuren als kosten. Echter de grootte van de risico’s worden met het model door de Montecarlo analyse inzichtelijk gemaakt in de vorm van de bandbreedte van de netto contante waarde.

7.2

Aanbevelingen Het geprogrammeerde model is geen eindproduct. Het biedt wel de mogelijkheid om de bestaande wegcondities in te voeren (het is intercomptabel), maar de relaties tussen toenemend verkeer en degradatie van de weg, zullen deze relaties in de toekomst verder verfijnd moeten worden om in de toekomst betere voorspellingen te kunnen doen. Verder kan het model worden verbeterd door een dynamische invoer van de verkeersintensiteit die bijvoorbeeld vakantieperioden lagere verkeersintensiteiten kunnen geven en verkeersintensiteiten die kunnen groeien in de tijd of afnemen, omdat er bijvoorbeeld tol wordt geheven. Door de verkeersintensiteit afhankelijk te maken van een te heffen tol, kan een optimum worden gezocht tussen verkeersintensiteit, onderhoudsbehoefte en inkomsten. De economische haalbaarheid van het onderhouden van een tolweg kan hiermee onderzocht worden. De inkomsten van de auto’s moeten hier opwegen tegen de kosten voor het onderhoud en de eventuele compensatie van voertuig verliesuren. Het model heeft aangetoond, door middel van het tweede scenario waar de onderhoudskosten worden geminimaliseerd, dat het hebben van een korte responsietijd tussen aantonen van dreigend falen en het onderhouden van een wegvak kan leiden tot aanzienlijke besparingen. Door de resultaten van de metingen van het ARAN meetvoertuig rechtstreeks bij de uitvoerende onderhoudspartij te leggen, en ook de planning van het onderhoud aan deze partij over te laten, kan de tijd tussen de meetresultaten en de uitvoering van onderhoud dalen. Tijdens de looptijd die het model doorrekent (in dit geval 30 jaar) kunnen omstandigheden veranderen. Om een goed beeld te krijgen van de werkelijke effecten moeten de werkelijke omstandigheden telkens worden ingevoerd in het model, zodat de voorspellingen zo min mogelijk afwijken van de werkelijkheid. Door veranderingen in verkeersintensiteiten, degradatiesnelheden en wellicht zelfs de opbouw van de weg kunnen grote afwijkingen ten opzichte van de voorspellingen ontstaan. Indien er langlopende onderhoudscontracten worden afgesloten moeten er duidelijke afspraken over deze risico’s worden gemaakt. De informatie over de kwaliteit van de weg moet zowel voor de aannemer als Rijkswaterstaat beschikbaar zijn in verband met het monitoren ervan. De aannemer heeft deze informatie nodig om zijn onderhoud te plannen; toestandsafhankelijk onderhoud. Rijkswaterstaat heeft deze cijfers nodig om te kunnen monitoren of de aannemer voldoet aan de gemaakte kwali-


97

teitsafspraken in het contract. De gevoeligheidsanalyses van de scenario’s geven aan dat het nodig is de wegdekconditie van het gehele tracé te monitoren, om zo accuraat het wegdekonderhoud te kunnen plannen of bijstellen. Uit de simulatie van het model blijkt dat het mogelijk is om éénmaal het groot onderhoud uit de contractperiode te plaatsen, terwijl aan alle kwaliteitseisen wordt voldaan. Hierdoor ontstaan grote verschillen in de kwaliteit van de aan het eind van de contractperiode opgeleverde weg. Er moet hiervoor een verrekeningsmethodiek worden opgenomen in het contract of het aantal maal onderhoud moet worden voorgeschreven. Dit heeft als nadeel dat dit niet de inventiviteit van de aannemer in de kaart speelt, waardoor een voordeel van deze contractvorm verloren gaat.

98


Bijlagen

A

Literatuurlijst Akao, e.d. (1990). Quality Function Deployment, Productivity Press, Cambridge MA. Arthur-Andersen. (2000). Value for Money Drivers in the Private Finance Initiative, The Treasury Taskforce. AVV (1999). "Value of Time." AVV (2003). Prestaties Nederlands Wegennet. Rotterdam, Ministerie van Verkeer en Waterstaat. Barringer, P. (1996). Life Cycle Cost Tutorial. Fifth International Conference on Process Plant Reliability. Marriott Houston Westside, Houston, Texas. Binning (2002). Integrated Asset Management Guidelines for Road Networks. Sydney, Austroads Incorporated. Blanchard (1992). Logistics Engineering and Management, Prentice Hall Inc., Upper Saddle River, USA. Brink, M.B. van den (2002). Verkenning Life Cycle Design waterbouwkundige werken. Delft Cluster-publication, Delft Cluster. CBS (2006). Statline. Dekker, R. (1996). "Applications of maintenance optimization models: a review and analysis." Reliability Engineering and System Safety 51: 229-240. Dekker, R. (1997). "A Review of Multi-Component Maintenance Models with Economic Dependence." Mathematical Methods of Operations Research 45(number 3): 411-435. Dekker, R. (2000). "Modellen voor het optimaliseren van onderhoud." NEDERLANDSE VERENIGING VOOR RISICOANALYSE EN BEDRIJFSZEKERHEID - NVRB. Dekker, R. (2001). "Beslissingsondersteuning voor Civiel onderhoud." Bedrijfskunde(jaargang 73, nummer 2): 6-17. DWW (1999). DWW Wijzer 99, Wegbeheer 2000 & IVON2. DWW. DWW (2002). Schadebeoordeling en interventieniveaus voor het verhardingsonderhoud. Rijkswaterstaat, Nivo, Drukkerij & DTP Service. Emblemsvåg, J. (2003). Life-cycle costing, John Wiley & Sons, Inc Hoboken New Jersey. Flutters, M. B. (2005). Asset Management voor Rijkswaterstaat Directie Zuid-Holland. Civiele Techniek. Delft, Technische Universiteit Delft. M. Sc.

Lifecyclemanagement in langdurig wegbeheer - Max ten Cate

i

Gaal, G.C.M. (2004). Prediction of Deterioration of Concrete Bridges, DUP Science. Giskes (1999). Mogelijkheid uitbesteding langjarig onderhoud aan het snelwegennet. Civiele Techniek. Delft, Technische Universiteit Delft. M Sc.: 45. Heuvelhof, ten A. (2003). Infostratego. Utrecht, Lemma BV. Jager, B. (2001). DECISION SUPPORT SYSTEM €cotrack. Kirk, S. J. (1995). Life cycle costing for design professionals, Kingston Press. Koppinen, T. (2004). The current and future performance of road project delivery methods. Tampere, VTT Technical Research Centre of Finland. Mooren, A.L. (1987). "onderhoudsbewust ontwerpen en investeren." de ingenieur(4): 108-117. Morosiuk, G. (2001). THE HIGHWAY DEVELOPMENT AND MANAGEMENT TOOL - HDM-4. IKRAMUs Seminar on Asphalt Pavement Technology (ISAPT 2001), Kuala Lumpur. Ozbay, K. (2003). Guidelines for Life Cycle Cost Analysis, New Jersey Department of Transportation: 130. Pakkala, P. (2002). Innovative Project Delivery Methods for Infra-structure. Helsinki, Finnish Road Enterprise Headquarters. Plasmeijer, R. (1999). Maintenance Optimisation Techniques for the Preservation of Highways. Provincie Noord-Brabant (2005). Waarom de A59? Provincie Noord Brabant. Rafi, A. (2001). Proceedings of asset management for railway infrastructure. Rijkswaterstaat (2004). Ondernemingsplan. Goudriaan, Ministerie van Verkeer en Waterstaat. Roberts, J. (1997). "TOTAL PRODUCTIVE MAINTENANCE (TPM)." Technology Interface. Ruijgrok, C.J. (2004). Evaluatie onderhoudskosten ten behoeve van de Nota Mobiliteit. Delft, TNO-INRO: 143. Stavenuiter, J. (2002). Cost Effective Management Control of Capital Assets, CIP-DATA Koninklijke Biblitiotheek, Den Haag. Venkatesh, J. (2005). An Introduction to Total Productive Maintenance

ii


(TPM), The Plant Maintenance Resource Center. Vermeulen, J.P.L. (2004). De prijs van een reis. Delft, CE. Verra, N. (2004). De Levensduurberekening van ZOAB, Dienst Weg- en Waterbouwkunde. Vusse, C. van der (2003). "Beheer en onderhoud, Wat moet en wat kan." Via Natura 3000(16): 16. Walls, J. (1998). Life Cycle Cost Analysis in Pavement Design, Federal Highway Administration. Wijnmalen, D.J.D. (1994). "A model of determining strategies to maintain single components of a system at minimal costs." Heron 39(no. 2): 65-84. Wikimedia Foundation, Inc (2006). Wikipedia. Wilson, A. (1999). Asset Maintenance Management, Conference Communication, Monks Hill, Tilford, Farnham, Surrey GU10 2AJ, UK. Woodhouse, J. (2001). "Assetmanagement." Asset Management Processes & Tools. WorldBank (1999). HDM4 Overview. Zoeteman, A. (2004). Railway Design and Maintenance from a Life-Cycle Cost Perspective. Delft, TRAIL Research School.


iii

B

Contractvormen in de civiele techniek Op dit moment bestaan er een aantal gangbare contractsoorten [Koppinen, T. 2004]: Design-Bid-Build (DBB -Traditionele Methode): De wegbeheerder laat in dit model een ontwerp maken bij een ontwerpbureau. Dit ontwerp is het ontwerp waarop aannemers kunnen bieden om dit te bouwen, waarna de selectiecriteria vooral gebaseerd zijn op de laagste prijs. De aannemer aan wie het werk wordt gegund is gebonden aan dit ontwerp, een planning, de aanbestedingsprijs en een minimumstandaard voor veiligheid en kwaliteit. Nadat het werk klaar is, wordt het overgedragen aan de wegbeheerder en is deze verantwoordelijk voor het verdere beheer en het onderhoud hiervan. Tevens is de wegbeheerder verantwoordelijk voor de financiering van het werk en blijft de wegbeheerder altijd eigenaar van de infrastructuur. Design-Build (DB): Dit systeem van contracteren is een van de oudste. De opdrachtgever kiest een partij die zowel het ontwerp als de bouw van de infrastructuur voor haar rekening neemt. De opdrachtgever/beheerder zal zorg dragen voor de financiering en na oplevering ook voor het onderhoud en beheer. Design-Build-(Finance)-Maintain-(Operate) (DB(F)M(O)): Bij deze contactmethode kiest de wegbeheerde een partij die zowel het ontwerp, de aanleg als het onderhoud voor een vastgelegde periode voor haar rekening neemt. Een contract wordt afgesloten met behulp van bepaalde selectiecriteria die betrekking hebben op zowel kosten als kwaliteit, Het wegbeheer wordt na oplevering overgedragen aan de opdrachtgever. Gedurende het hele proces blijft de opdrachtgever eigenaar van de infrastructuur. Bij de zogeheten DBFM contracten is ook het regelen van financiering voor de partij aan wie het project is gegund inbegrepen. De inkomsten voor deze partij bestaan uit een vergoeding van de beheerder voor beschikbaarheid van de infrastructuur. Dit kan ook eventueel uit tolgelden komen. De eventuele O staat voor operate, waarbij de gegunde partij ook gedurende de contractperiode de weg beheert. Na afloop van het contract is het beheer en het onderhoud weer voor de opdrachtgever. Build Own Operate Transfer (BOOT): Dit is het zelfde als DBFMO, alleen hierbij wordt de partij ook eigenaar van de infrastructuur. Construction Management (CM - At Fee (Agency or Advisor)): Deze vorm is gelijk met het DBB principe, echter een constructie management organisatie neemt de verantwoordelijkheid voor het bouwmanagement, constructie begeleiding en advies aan zowel opdrachtgever als opdrachtnemer. Deze partij is contractueel echter niet gebonden aan het ontwerp en de constructie.

iv


Construction Management - At Risk Advisor (CM - At Risk): In deze contractvorm heeft de opdrachtgever een contract met een managementbureau die op haar beurt contracten heeft met het ontwerpbureau en de aannemer. De risico’s liggen in dit geval bij het management bureau in plaats van bij de aannemer of de opdrachtgever. Operation en Management (O & M) Bij deze contractvorm wordt het beheer en onderhoud van een bestaand stuk infrastructuur voor kortere of langere tijd aanbesteed. Hierbij zijn variaties mogelijk van het aanbesteden van een vooraf bepaalde onderhoudstaak tot beheer en onderhoudscontracten die output gestuurd zijn voor meerdere jaren. De output is dan vastgelegd in een bepaalde kwaliteitsnorm van de weg. directe financiering DB DBB CM O&M

DBM DBOM

gesegmenteerd integraal DBFM BOOT indirecte financiering Figuur B.1: contractvormen vs. financiering


v

C

Optimalisatiemethoden Binnen de verschillende typen LCM bestaan er verschillende methoden voor optimalisatie. Hieronder volgt een overzicht van de verschillende methoden.

C.1

System Engineering System Engineering is een methode om een ontwerp te bekijken op basis van haar hele levensduur. Het houdt rekening met de gebruikerswensen en koppelt deze terug op het ontwerp. In de hele levensduur wordt gekeken naar kosten van bouw, gebruik, beheer, kwaliteit, training en ondersteuning personeel, testen, onderhoud en sloop. System Engineering focust zich zowel op financiële als technische aspecten voor zowel beheerder als gebruiker. Grote complexe systemen worden vaak in onderdelen verdeeld en vervolgens vanuit de levensduur van het onderdeel geoptimaliseerd. [Wikimedia Foundation, 2006] Eerst wordt marktonderzoek gedaan naar wat voor product er benodigd is en wat de eisen hieraan zouden moeten zijn. Hieruit worden de systeemeisen geëxtraheerd en de functionele specificaties opgesteld. Uit deze specificaties kunnen de kosten worden berekend. Samen met een betrouwbaarheidsanalyse en een levensduuranalyse kunnen verschillende ontwerpen worden gekozen voor uitwerking tot detailontwerp. Hierin worden de betrouwbaarheidsanalyses toegevoegd om aan te tonen dat alle onderdelen voldoen aan de eisen. Tijdens en na de productie van het systeem wordt voldoende getest op vooraf gestelde eisen, bovendien wordt personeel opgeleid voor onderhoud van het systeem en worden eventuele reserveonderdelen vervaardigd/besteld. Tijdens de gebruiksfase worden voortdurend de betrouwbaarheids- en de prestatiecijfers bijgehouden. Hiermee wordt het onderhoudsprogramma en zonodig het systeem aangepast om tot een optimaal gebruik te komen. [Zoeteman, A. 2004] Zowel de NASA en het Amerikaanse ministerie van defensie gebruiken System Engineering om nieuwe producten te ontwikkelen. Voor het NASA programma de Apollo, o.a. bekend van de maandlandingen, is deze methode met redelijk succes toegepast. Ook in de vliegtuigbouw wordt System Engineering toegepast bij het ontwikkelen van nieuwe toestellen. System Engineering is echter wel een proces dat voorafgaand aan het ontwerpproces moet worden gekozen. Dit systeem werkt dus alleen bij nog te ontwikkelen systemen/kapitaalgoederen. Het is niet mogelijk om bij een bestaand ontwerp of een bestaande constructie deze optimalisatiemethode toe te passen.

vi


ontstaan

functionele specificaties

systeem definitie en gebruikers condities

risico analyse

systeem benodigdheden

gedetaileerde specificaties

indeling van de systeembenodigdheden

technische specificaties

gedetaileerd ontwerp en aanbesteding

productie/bouw

installatie

systeem validatie

systeem goedkeuring

prestatie monitoring

onderhoud en gebruik

modificatie en aanbrengen van verbeteringen

uit gebruik name en sloop

Figuur C.1: systeem engineering proces beschreven door Europese standaard 50126. [Zoeteman, A. 2004]

Na het ontstaan van een idee moeten duidelijke systeemspecificaties en gebruikers condities worden opgesteld. Aan de hand van te verwachten gebruik en type gebruikers kan worden teruggekoppeld of deze specificaties en gebruikerscondities voldoen. Zo gaat dit telkens een stap verder (zie Figuur C.1) en elke nieuwe stap wordt teruggekoppeld op de voorgaande stappen. Zelfs tijdens het gebruik en de onderhoudsperiode is er een terugkoppeling op de eerste stappen. Bij bijvoorbeeld veel groter of ander gebruik van de infrastructuur zou het best kunnen dat de systeemspecificaties moeten veranderen. C.2

Totaal productief onderhoud Totaal productief onderhoud (Total Productive Maintenance) is een onderhoudsprogramma dat zich erop richt dat de productie groeit gelijktijdig met de moraal en de tevredenheid van de medewerkers. TPM haalt onderhoud uit de toevalssfeer. Onderhoud wordt zoveel mogelijk gepland en soms zelfs gezien als integraal deel van een productieproces. Onverwachte productiestops/verminderingen worden gereduceerd tot een absoluut minimum en het liefst voorkomen. Om preventief onderhoud echt te laten werken zal er een verantwoordelijkheidsgevoel van het onderhoudspersoneel over de te onderhouden systemen moeten komen. Hierdoor zullen de onderhoudsrichtlijnen strikt worden toegepast en zullen de maatregelen een optimaal resultaat leveren. [Roberts, J. 1997] De methode is een verlengstuk van de Japanse 5s-methode. Hierin staan


vii

de S-sen in het Japans voor: organisatie, orderlijnen, opruimen, standaarden en discipline. De 5S-plus en 6S-methoden hebben als extra ook de veiligheid als speerpunt. [Wikimedia Foundation, 2006] TPM richt zich op het elimineren van de 6 grote verliezen: defecten, set-upen bijstellingsverliezen, kleine verstoringen, productiesnelheidverliezen, kwaliteitsverliezen en bewerking- en opbrengstverliezen. Al deze verliezen kunnen naar ratio in een totaal verlies worden gezet waaruit de systeemeffectiviteit volgt (Overal Equipement Effectiveness). Dit geeft de mate weer dat de maximale potentiële productie is behaald. TPM behelst 6 verschillende stappen: • Eliminatie van de 6 grote verliezen; • Gepland onderhoud; • Zelfstandig onderhoud (beheerder kan zelf (door training) simpel onderhoud plegen); • Preventief onderhoud; • Easy-to-manufacture product ontwerp; • Training. TPM legt de relatie vast tussen kwaliteit en defecten: oorsprong - oorzaak relatie (root - cause). [Zoeteman, A. 2004] Er zijn 3 manieren waarop TPM de effectiviteit verbetert [Venkatesh, J. 2005]: • Implementeren van een levensduurbenadering om het systeem te optimaliseren; • Vergroten van productiviteit door zeer gemotiveerde medewerkers; • Het gebruik van een opzettelijk kleine groep activiteiten als oorzaak van gebreken of verbeteringen voor het systeem. TPM is een methode die vooral het management van het kapitaalgoed of systeem rechtlijniger maakt, het onderhoudspersoneel meer betrokken en meer geschoold maakt en onderhoud zoveel mogelijk preventief te doen. Constant wordt gekeken naar de verhouding tussen de grote verliezen, beschikbaarheid van het systeem/kapitaalgoed(, snelheid van de productie) en de kwaliteit van het eindproduct. Hierdoor richt deze methode zich vooral op bestaande systemen. Er is nauwelijks terugkoppeling met het ontwerp van het systeem. De methode van het totaal productief onderhoud, wordt vooral gebruikt in productielijnen. Met een capaciteitsverhoging van rond de 30% is de invoering van TPM bij de semi-conductor en chipfabriek Siemens Mallacca een voorbeeld van bewezen succes. C.3

Betrouwbaarheidsanalyse Betrouwbaarheidsanalyse (Reliability Analysis) is een methode die met behulp van verscheidene wiskundige technieken en metingen een voorspelling maakt van de betrouwbaarheid van componenten van systemen. De voorspellingen geven inzicht in de kans op falen, cumulatieve faalkansen en de levensduur van een component. De wiskundige technieken zijn gebaseerd op verschillende kansrekeningen en statistiekregels. Bij een betrouwbaarheidsanalyse worden van alle onderdelen gekeken wat hun relatie en bijdrage is aan de systeembetrouwbaarheid. Alle onderdelen worden na een black box behandeling naar een faalkans omgerekend. Hierbij komen degradatiemodellen niet aan de orde. Met deze faalkansen is

viii


het mogelijk om de systeembetrouwbaarheid van elk onderdeel en vastgesteld ontwerp alternatief vast te stellen. [Zoeteman, A. 2004] Door de kans op falen van elk onderdeel te weten, is het ook mogelijk een optimale vervangingsleeftijd te berekenen. Hierdoor wordt het tijdsstip van preventief onderhoud zoveel mogelijk geoptimaliseerd. Doordat deze methode eigenlijk alleen naar faalkansen van onderdelen kijkt en geen rekening houdt met degradatiemodellen is het vrij lastig om een levensduurbepaling te maken van het gehele systeem. De kansen van falen zijn voornamelijk gebaseerd op eerdere metingen van gelijkwaardige componenten. Hoe gelijkwaardiger en hoe groter het aantal gegevens van deze componenten hoe betrouwbaarder de schatting van de faalkans. Echter er wordt nergens rekening gehouden met de staat van de huidige componenten waarvoor de faalkansen worden berekend. De methode kan alleen door invoeren van meer gegevens, waaruit met stochasten een faalkans wordt getrokken, worden finegetuned. C.4

Quality Function Deployment Quality Function Deployment (QFD) is een techniek die is geïntroduceerd in Japan door Yoji Akao in 1966 en wordt gebruikt door onder andere Toyota. De techniek verwerkt de consumenteneisen en -wensen om naar hoe het product gemaakt moet worden. Hierdoor wordt er ontworpen op de wensen van de consument en is het doel de tevredenheid van de consument/gebruiker te maximaliseren. De wensen van de consument worden omgezet in producten kwaliteitseisen. De consumenteneisen worden in een matrix tegen de te ontwerpen onderdelen uitgezet en beoordeeld met symbolen. De correlatie tussen de verschillende onderdelen wordt uitgezet om de verandering van één onderdeel in het geheel goed te kunnen zien. Bovendien kunnen richtcijfers per onderdeel worden aangegeven. Deze matrix wordt een kwaliteitshuis genoemd. Nadat de belangrijkste gewenste ontwerpeisen zijn bepaald kunnen deze in een nieuwe matrix worden gezet, waar deze overeen moeten komen met de ontwerpeisen van de onderdelen. QFD zorgt ervoor dat de ontwerpeisen, de ontwerpoplossingen en de relatie tussen beide goed in kaart is gebracht. Het ontwerp zal zo het best passen bij de eisen van de gebruiker. [Akao, e. d. 1990] Bij deze methode wordt vooral het ontwerp aangepast aan de toekomstige gebruikerseisen. De relaties tussen ontwerp en onderhoud blijft zo echter beperkt, waardoor het moeilijk is een optimum te vinden tussen ontwerp en onderhoud in kwantitatieve zin. Het systeem en/of eindproduct is bij deze methode zoveel als technisch/financieel mogelijk afgestemd op de gebruikerswensen van de consument. De levensduur of de onderhoudsstrategie van dit product of systeem is vaak niet geoptimaliseerd, doordat alleen wordt gekeken vanuit de consument. Verder moet deze methode worden gebruikt bij het ontwerpen van een systeem/product en kan alleen in deze fase worden toegepast. Reeds aangelegde of functionerende systemen kunnen daarom niet worden geanalyseerd.

C.5

Betrouwbaarheid gebaseerde inspectie en onderhoudsconcepten Door middel van een risico gebaseerde inspectie kan men tot een set van onderhoudstaken komen. Bekend is de “Reliability Centred Maintenance” (RCM) welke uit de luchtvaart industrie komt. [Dekker, R. 1996]


ix

Reliability centered Maintenance is een proces waarbij de onderhoudsvereisten van een 'asset' in de werkomgeving worden bepaald. Wat moet een organisatie doen om verzekerd te zijn van de gewenste functies van een systeem. Het RCM proces omvat zeven basisvragen om een systeem te analyseren, namelijk: • Welke functies en prestatiestandaards zijn aan het systeem verbonden; • Welke manieren van falen zijn te onderscheiden; • Wat is de oorzaak van falen; • Wat zijn de effecten van falen; • Wat zijn de consequenties van falen; • Wat kan worden gedaan om falen te voorkomen; • Wat moet worden gedaan wanneer geen geschikte proactieve oplossingen worden gevonden. In deze aanpak wordt het onderhoud afgestemd op de bijdrage aan de bedrijfszekerheid van systemen. RCM wordt zowel in de ontwerp- als in de gebruiksfase gebruikt om bij elk soort ontwerp een onderhoudsstrategie te ontwerpen welke de meeste betrouwbaarheid geeft. Hiermee voorkomt met ineffectief onderhoud. Door blokdiagrammen te maken kan men duidelijk de invloed van elk onderdeel op het systeem in kaart brengen. Op basis van deze diagrammen kan een faalkans en effect worden bekeken (FMEA-analyse). Deze FMEA is direct te gebruiken om verschillende pakketten van onderhoud samen te stellen. De kosten van de verschillende pakketten kunnen worden berekend en geïmplementeerd in het onderhoudschema. [Zoeteman, A. 2004] Het grote nadeel van deze methode is het feit dat er vooral wordt gekeken naar de kwaliteit van systemen. De kwantitatieve aspecten blijven echter buiten schot. Er is met deze methode een duidelijk beeld van waar de grootste risico’s zitten en hoe deze het beste kunnen worden verholpen. De interactie tussen de risicoanalyse en het ontwerpproces ontbreekt echter in kwantitatieve zin. Het kostenplaatje bij de meest effectieve levenscyclus blijft onbekend. C.6

Economisch engineering analyse / lifecycle costs Engineering Economic Analyses, ook wel Lifecycle Costs genoemd, berekent de kosten en opbrengsten van het ontwerp en het onderhoud. Door verschillende alternatieven met elkaar te vergelijken kan de LCC methode een alternatief kiezen met de laagste levensduurkosten. Het grote voordeel van deze methode is dat het zowel in de ontwerpfase als in de gebruiksfase kan worden toegepast. In de analyse worden alle kosten meegenomen: het ontwerpen, bouwen, onderhouden, slopen, gebruiken en productieverlies in de tijd dat het kapitaalgoed niet aan de eisen voldoet of wordt onderhouden. Hierdoor kunnen de verschillende typen onderhoud, groot/klein onderhoud, preventief/correctief onderhoud, worden afgewogen. Van elke maatregel wordt de effectiviteit berekend en daarmee op elk tijdsstip de meest effectieve maatregel gekozen. Elk alternatief van wel of niet onderhouden en verschillende ontwerpen kunnen met een LCC analyse worden doorgerekend en hieruit kunnen de goedkoopste alternatieven over de levensduur/contractduur van het systeem berekend worden. In de LCC analyse kunnen ook extra kosten voor gebruikers worden meeberekend. De consument krijgt zo ook een gewicht in de te volgen onderhoudsstrategie en het ontwerpproces. Zou zouden de totale kosten van een systeem,

x


inclusief sociale kosten, milieukosten etc, kunnen worden berekend. Alle kosten worden in een LCC analyse teruggerekend naar het prijsniveau van nu. Partijen kunnen bij deze methoden dus zelf kiezen waarop ze een ontwerp en/of onderhoudsstrategie willen optimaliseren. Van elke maatregel kan men de effectiviteit berekenen. Er kleven een aantal nadelen aan de LCC [Stavenuiter, J. 2002] • Het is geen exacte wetenschap, elke keer kunnen er meer en minder betrouwbare uitkomsten uitkomen; • De betrouwbaarheid van de output is sterk afhankelijk van de input; • Alleen met veel kalibreren en dus veel verschillende input data kan er een betrouwbare uitkomst komen. Als men deze nadelen in acht neemt is de LCC echter een prima methode om de totale kosten en inkomsten van een kapitaalgoed te schatten. De methode kan in een willekeurige fase van een kapitaalgoed/systeem worden ingevoerd, om de rest van de kosten van het systeem tot aan het einde van de levensduur te optimaliseren. Feit is wel, hoe eerder men de methode gebruikt, hoe meer winst er valt te behalen en hoe later een LCC analyse wordt ingevoerd hoe hoger de implementatie kosten. Daarom is het aan te raden dit systeem al in de ontwerpfase toe te passen. De methode dwingt ontwerpers na te denken over bepaalde beslissingen zoals backupsystemen, duurbaarheid/vervangingsleeftijd en faalkansen. Tijdens de gebruiksfase zal men continue moeten nadenken over wanneer te onderhouden, wanneer het systeem te vervangen of eventueel te verbeteren. Door een goede analyse zijn de grootste risico’s van het project bekend. Hier kan zowel een ontwerper als een onderhoudsmanager op in spelen, in zowel het ontwerp als de onderhoudsstrategie. C.7

CMMS en onderhoudsoptimalisatie Onderhoudsmanagement via de computer (Computerised Maintenance Management System (CMMS) is erop gericht om data collectie en gebruik te automatiseren en ook taken te plannen. [Wilson, A. 1999] De CMMS software pakketten beheren een database met informatie over de onderhoudspraktijken van een bedrijf. Hiermee assisteren zij beleidsmakers bij het nemen van beslissingen. Verschillende CMMS-programma’s hebben de volgende functies [Wikimedia Foundation, 2006] : • Werkorders: indeling van personeel, reserveren van materialen, oorzaak van probleem registreren, tijdsschema’s etc; • Preventief onderhoud: het bijhouden van preventieve onderhoudsinspecties, instructies en checklisten voor onderhoud en benodigde materialen voor standaard onderhoud. Sommige pakketten bepalen wanneer en wat voor een onderhoud er gepleegd zou moeten worden. • Asset management: bijhouden van data over systeem, waaronder aanleg datum, verwachte levensduur, reeds uitgevoerd onderhoud. • Inventaris management: management van reserve onderdelen, waar deze zijn of wanneer ze moeten worden besteld. Bijhouden van orders en plaatsen van nieuwe orders voor reservematerialen en gereedschappen. Door gebruik te maken van alleen de data en de degradatiemodellen kan onderhoud op een objectieve manier worden gepland. Er wordt constant gekeken wanneer een onderdeel niet meer voldoet aan bepaalde kwaliteitseisen.


xi

Het grote nadeel van deze methode is dat de data vaak onvolledig zijn, waardoor het systeem niet genoeg (betrouwbare) data heeft voor een goede analyse. Verder staan de, vaak door wiskundige opgestelde analyses, soms te ver van de werkelijkheid. De CMMS pakketten zijn op dit moment vaak gericht op optimaliseren van subsystemen in plaats van dat deze een projectbrede optimalisatie nastreven. [Plasmeijer, R. 1999] Echter in Arizona heeft een computer aangestuurd wegonderhoudprogramma voor grote besparingen geleid.

xii


D

Tabellen met levensduur ZOAB Tabel D.1: levensduur verwachting 2x2 strooks snelwegen

2 stooks hoofdrijbanen

aanliggende rechter rijstrook strook na baanbrede na baanbrede aanleg aanleg

Nederland (totaal)

50% 11,6

Limburg

10,6

Noord-Brabant

11,7

Noord-Holland

12,4

Noord-Nederland

11,2

Oost-Nederland

12,2

Utrecht

12,3

Ijsselmeergebied Zeeland Zuid-Holland ZOAB op cementbeton

2)

μ (jaar) σ (jaar) 11,8 2,2 10,7 1,6 11,8 1,9 12,4 2,5 11,2 1,9 12,2 2,7 12,3 1,9 1)

aanliggende rechter rijstrook strook na na reparatie reparatie

2)

μ (jaar) σ (jaar) 19,9 4,4 18,7 3,7 21,0 3,9 22,0 5,7 18,3 3,2 24,3 6,1 1)

2)

1)

50% 18,4 16,9 2) 2) 16,6 18,5

16,0

2)

9,8 2,0 1)

2)

μ (jaar) σ (jaar) 15,7 2,6 15,1 1,7 16,0 2,6 14,8 2,6 17,3 3,3 15,9 2,9 1)

2)

1)

2)

1)

50% 9,9 9,1 10,7 8,6 2) 9,8

μ (jaar) σ (jaar) 11,1 2,9 9,0 1,8 13,1 3,8 11,4 2,9 1)

50% 15,5 15,0 15,7 14,9 2)

12,8

13,3 2) 1) 1,8 11,2 11,6 15,8 16,5 2) 15,7 13,9 2,3 3,4 6,2 11,6 11,8 15,2 15,0 2) 1) 16,0 1,8 2,0 1) te weinig geplande segmenten om een uitspraak over de gemiddelde levensduur te kunnen doen schatten 2) faalkansverdeling reikt niet tot 50%


xiii

14,0 2,5 16,4 2,7

Tabel D.2: levensduur verwachting 2x3 strooks snelwegen


Nederland (totaal) Limburg

aanliggende rechter rijstrook strook na na baanbrede baanbrede aanleg aanleg

50% 11,9 2)

Noord-Brabant

11,9

Noord-Holland

12,0

Oost-Nederland

12,6

Utrecht

12,2

Ijsselmeergebied

10,4

Zuid-Holland

11,6

ZOAB op cementbeton

-

μ (jaar) σ (jaar) 11,5 2,5 1) 13,5 3,8 10,9 2,6 12,5 4,2 11,9 2,2 10,3 0,9 11,3 2,1 -

50% 16,2 2) 16,9 16,6 14,2 2) 2) 15,5 -

μ (jaar) σ (jaar) 16,2 3,5 1)

aanliggende rechter rijstrook strook na reparatie na reparatie

50% 11,6 -

18,5 4,8 16,9 4,4 16,5 4,7 1)

14,4

11,5 0,0 15,8 3,0 -

μ (jaar) σ (jaar) 14,6 3,5 -

50% 15,5 15,9

2)

14,0 3,8 1)

2)

1)

15,3

2)

1)

15,1

-

-

-

9,9

10,7 2,6 1)

14,7

2)

15,8

13,4

1) te weinig geplande segmenten om een uitspraak over de gemiddelde levensduur te kunnen doen schatten 2) faalkansverdeling reikt niet tot 50%

xiv


μ (jaar) σ (jaar) 15,3 2,1 15,6 4,3 15,6 1,8 15,3 1,0 15,1 2,7 14,8 2,8 12,9 0,0

Tabel D.3: levensduur verwachting 2x4 strooks snelwegen


aanliggende rechter rijstrook strook na na baanbrede baanbrede aanleg aanleg

Utrecht

2)

μ (jaar) σ (jaar) 11,3 1,7 14,5 0,0 10,7 1,5 15,1 1,7 1)

Ijsselmeergebied

2)

1)

Nederland (totaal)

50% 10,8

Noord-Brabant

14,5

Noord-Holland

10,4

Oost-Nederland

14,5

Zuid-Holland

aanliggende rechter rijstrook strook na reparatie na reparatie

-

μ (jaar) σ (jaar) 13,4 6,4 -

2)

2)

13,4 2,8 1)

2)

1)

50% 14,4 2) 14,3

μ (jaar) σ (jaar) 14,2 3,2 1)

-

μ (jaar) σ (jaar) 17,3 4,5 -

1)

2)

1)

-

-

-

-

2)

1)

2)

1)

50% 2)

50% 17,4

10,5 0,0 11,3 11,6 2) 15,2 2) 1) 17,7 1,8 4,0 1) te weinig geplande segmenten om een uitspraak over de gemiddelde levensduur te kunnen doen schatten 2) faalkansverdeling reikt niet tot 50%


10,5

xv

17,2

E

Verkeersintensiteiten AVV Rijksweg 9 Tabel E.1: gemeten verkeersintensiteiten AVV 2005

WEG HMHV HMHT LENGTE LENGTE in m IN KM 009 009 009 009 009 009

4,3 4,9 7,7 8,9 10,7 11,0

xvi

4,9 7,7 8,9 10,7 11,0 12,2

661 2.695 1.200 1.794 384 1.114

0,661 2,695 1,200 1,794 0,384 1,114

VAN

Kp.Diemen Kp.Diemen Gaasperplas Bijlmermeer Bullewijk Bullewijk

NAAR

Gaasperplas Gaasperplas Bijlmermeer Bullewijk Kp.Holendrecht 1 Kp.Holendrecht 2

Werkdagjaargem 71287 71287 74828 77410 84195 84195

Weekdagjaargem 63313 63313 68029 70326 75878 75878

VOERTUIGKM

15275259 62279612 29796702 46050368 10635060 30852754


Lifecycle management in langdurig wegbeheer

Recommend Documents