Gissen naar railverkeerslawaai op Europese schaal

 

Eurano2001: Europees beleidsinstrument voor strategieontwikkeling van nationale en internationale geluidwetgeving.

 

ir. F.B.J. Elbers, AEA Technology Rail BV

Concordiastraat 67

Postbus 8125

NL-3503 RC  Utrecht

telefoon: 030 235 8128

fax: 030 235 9150

 

Inleiding en samenvatting

Het transportvolume over de weg en het spoor is de laatste jaren constant gegroeid. In het Nationaal Verkeers- en Vervoersplan (NVVP) schetst het kabinet het Nederlandse verkeers- en vervoersbeleid voor de periode 2001-2020. Dat laat zien dat deze trend zich doorzet. Door een toenemende maatschappelijk bewustzijn is er behoefte aan een strengere geluidwetgeving. Om op zowel nationaal als Europees niveau een duurzame groei van de mobiliteit te realiseren zijn op grote schaal maatregelen nodig.

 

Uit diverse studies blijkt dat deze maatregelen miljardeninvesteringen vragen voor zowel weg- als railvervoer. Optimalisatie van de strategie voor een duurzaam beheer van geluid langs (spoor)wegen leidt tot een effectieve besteding van geld voor geluidmaatregelen.

 

Dit artikel geeft een overzicht van het GIS beleidsinstrument Gerano/Eurano dat de afgelopen jaren op nationale en internationale schaal is toegepast voor strategische studies die ten doel hadden om het geluid langs spoorwegen duurzaam te beheren. Daarbij is gebruik gemaakt van zeer grote landelijk dekkende geografische datasets.

 

Als voorbeeld zijn de resultaten gegeven van 2 Europese studies die de effectiviteit van diverse geluidmaatregelen en wetgeving scenario´s hebben getoetst. Tevens wordt een doorzicht gegeven naar een groot Europees project STAIRRS dat binnen 1 jaar een Europese Eurano levert dat ca. 10.000 km spoorlijn bevat en dat wordt gebruikt voor 7 Europese landen.

 

 

Gerano concept

Het Gerano concept is ontwikkeld tot krachtige instrumenten waarmee voor grootschalige verkeersnetwerken geluidgegevens beheert, verspreidt,  gemonitoord, voorspelt en weergegeven kan worden [2, 3, 9, 10]. Een schematisch weergave van het concept is weergegeven in figuur 1.

 

Van 5 genummerde componenten van het Gerano concept (zie figuur 1) geeft onderstaande tekst een beschrijving.

 

Beheer geografische dataset (1)

Via een geografisch georiënteerde gebruikersinterface zijn de gegevens uit de Gerano toepassingen ontsloten. Een voorbeeld van het overzicht van het Nederlandse spoorwegnet en een detail nabij Naarden/Bussum is weergegeven in figuur 2. Gerano/Eurano biedt de mogelijkheid om met meerdere geografische datasets te werken en te combineren. Op dit moment is beheer van data in het Rijksdriekhoeks coördinatenstelsel (NL), Gauss-Krüger (D), Lambert2 (F) en Schiefachsige winkeltreue Zylinderprojektion (CH) mogelijk.

 

Figuur 1. Schematische weergave van de modulaire opbouw van het Gerano concept.

 


 


 Figuur 2. Weergave van zowel het totale model met ca. 3000 km aan spoor als een willekeurig detail.

 

Beheer scenario’s (2)

Aan iedere geografische dataset kunnen meerdere Access datasets gekoppeld worden. Iedere dataset bevat informatie (intensiteit, snelheid, wegdekverharding/bovenbouw, geologische eigenschappen) voor een realisatie of prognose jaar. Daarnaast is een database met informatie over bewoners per (postcode)punt. Invoer van de data in de dataset kan via een geografische gebruikers interface of voor landsdekkende bestanden via digitale koppelingen met gegevensbestanden van derden (b.v. bovenbouw van NS Railinfrabeheer en verkeersgegevens van Railned).

 

Emissie (3)

Voor de geluidemissie van landsdekkende bestanden wordt gebruik gemaakt van de standaard rekenmethode I. Daarin kan naast de standaard instellingen gekozen worden voor varianten waarbij bronbeleid is toegepast. Bij railverkeer kan met denken aan b.v. vervanging van blokkenremmen door schrijfremmen of houten dwarsliggers vervangen door betonnen dwarsliggers. Bij wegverkeer kan met denken aan b.v. verlaging van de maximum rijsnelheid, toepassing van dubbel laags ZOAB op alle rijkswegen en/of toepassing van stille banden. Van alternatieve emissie scenario’s kan eenvoudig de geluidseffecten op de omgeving worden bepaald en de kosten aan maatregelen bij vigerende en/of gewijzigde wetgeving. Nieuw is de mogelijkheid voor de berekening van trillingsemissie. Dit is gebaseerd op een Zwitserse rekenmethode en is ontwikkeld door de Zwitserse spoorwegen (SBB).

 

Overdracht (4)

Bij landsdekkende studies wordt de geluidemissie berekend volgens de standaard rekenmethode I. De geluidreductie door schermen wordt bepaald volgens een vereenvoudiging van de standaard rekenmethode II (standaard spectrum en verdeling bronhoogte). Cumulatie van de geluidimmissie door verspreid liggende (spoor)weg segmenten, variaties in de geluidimmissie en/of afscherming wordt bepaald volgens de standaard rekenmethode II (sectorhoek instelbaar tussen 1° en 5°). Voor de afscherming van woonwijken wordt en vaste reductie ingesteld. De overige overdrachtsdemping factoren worden berekend volgens de standaard rekenmethode I. Nieuw is de mogelijkheid voor de berekening van trillingsimmissie. Dit is gebaseerd op een Zwitserse rekenmethode en is ontwikkeld door de Zwitserse spoorwegen (SBB).

 

Wetgeving (5)

Overdrachtsmaatregelen, maatregelen aan de (spoor)weg of maatregelen aan de woning (isolatie) wordt door Gerano automatisch berekend op basis van vigerende (b.v. Wet geluidhinder of Besluit geluidhinder spoorwegen) of nieuwe wetgeving (b.v. emissieplafonds). Dit gebeurt door de geluideffecten te bepalen voor 2 scenario´s (b.v. bestaande situatie en toekomstige situatie). Op basis van de toegestane groei (b.v. maximale toename van 1 repectievelijk 2 dB(A) bij weg- en railverkeer) en het absolute geluidsniveau kunnen landsdekkend de maatregelen automatisch in verschillende klassen (laag/middel/hoog scherm en/of gevelmaatregelen) worden berekend en geografisch weergegeven. Nieuw is de mogelijkheid voor de berekening van maatregelen die noodzakelijk zijn om te voldoen aan immissie grenswaarden voor trillingen.

 

Verstoring (6)

Met Gerano kunnen 5 grootheden worden bepaald voor de berekening van verstoring door geluid:

1. oppervlakte verstoord gebied binnen x dB(A).

2. oppervlakte verstoord gebied binnen stedelijk gebied binnen x dB(A).

3. aantal woningen binnen x dB(A) voor geluid of x KB voor trillingen.

4. aantal personen binnen x dB(A) voor geluid of x KB voor trillingen.

5. aantal gehinderden (matig/normaal/ernstig) volgens Miedema.

 

 

De datasets

Op dit moment is er een nationale geografische dataset aanwezig voor de jaren 1987, 1994, 1996, 1997, 1998, 1999, 2005/10 en 2010-15. Ieder peiljaar bevat gegevens voor ca. 3.000 km spoorwegnet. Op Europees is op dit moment een dataset van 1.600 km aanwezig voor 2 goederenlijnen door Frankrijk, Nederland, Duitsland, Zwitserland en Italië. Op dit moment wordt binnen het Eurpese 5e kader project STAIRRS gewerkt aan de uitbreiding van deze dataset van spoorlijnen naar ca. 12.000 km liggend in bovengenoemde landen plus België en Oostenrijk. Een overzicht van de spoorlijnen binnen deze dataset is gegeven in figuur 3.

 

 

Figuur 3. Weergave van de Europese dataset die met Eurano wordt opgebouwd in het project STAIRRS.

 

 

Resultaten 2 Europese studies

 

Cost Benefit analysis for European rail noise abatement

In 1999 is in opdracht van de UIC een onderzoek uitgevoerd door NS Technisch Onderzoek samen met spoorwegmaatschappijen in Zwitserland, Duitsland en Frankrijk en ERRI. Het doel van deze studie was om de kosten en baten te bepalen van verschillende strategische toekomst scenario´s. Twee belangrijke goederenlijnen zijn bestudeerd: Rotterdam-Basel-Milano en Bettembourg-Lyon. De berekeningen zijn uitgevoerd met Eurano. De resultaten van deze studie zijn weergegeven in figuur 4.

            Het referentie scenario bestaat uit het huidige materieel zonder bronmaatregelen. Daarbij hadden twee materieel scenario´s een 5 en 10 dB(A) reductie door b.v. toepassing van kunststof remblokken. Ieder scenario is getoetst op drie verschillende geluidwetgevings scenario´s. Het referentie wetgevings scenario bestaat uit gevelisolatie voor woningen boven de 60 dB(A). Daarbij zijn twee wetgevings scenario´s getoetst waarbij geluidschermen zijn berekend met een maximum hoogte van 2 respectievelijk 4 m indien een grenswaarde van 60 dB(A) wordt overschreden. Daarbij worden de kosten bepaald voor gevelisolatie van woningen die na het plaatsen van schermen boven de 60 dB(A) uitkomen. Aanvullend zijn twee scenario´s getoetst: Eén met een 5 dB(A) geluidmaatregel op het spoor en één met deze spoormaatregel plus 10 dB(A) geluidreductie van alle goederentreinen.

 

Deze studie laat zien dat:

·         Zonder geluidwetgeving zijn ca. 165 mensen per km gehinderd in het jaar 2005.

·         Afhankelijk van het gekozen scenario de kosten voor geluidmaatregelen variëren tussen de 420.000 en 1.250.000 Euro per km.

·         Er bestaat een maximum voor kosten aan geluidmaatregelen van 725.000 Euro per km. Boven deze waarde is er geen significante reductie van hinder bij scenario´s met hogere kosten. Aan de andere kant is het onmogelijk om alle mensen tegen geluid te beschermen tegen redelijke kosten. Ongeveer 22 personen per km blijven in iedere situatie hinder ondervinden door spoorweggeluid.

·         Geluidmaatregelen aan het materieel is een effectieve maatregel alleen of in combinatie met andere maatregelen als schermen en/of maatregelen aan het spoor. In alle gevallen leidt het tot een besparing van kosten aan maatregelen waarmee het wordt gecombineerd.

·         Scenario´s met 4 m hoge schermen leiden nauwelijks tot minder hinder in vergelijking tot scenario´s met 2 m hoge schermen.

·         Maatregelen aan het spoor alleen hebben de slechtste kosten-baten verhouding. Deze maatregel wordt lonend indien eenheidskosten dalen tot 150 Euro per m spoorlijn (dubbel spoor).

·         In Nederland (dat 4 m hoge schermen toestaat) zijn significante kosten te besparen door de wetgeving aan te passen. Zoals blijkt uit Zwitserse studies heeft het aanpassen van het materieel in combinatie met 2 m hoge schermen de beste kosten-baten verhouding. Landen zonder geluidwetgeving (Frankrijk en Duitsland) kunnen een scenario kiezen met een optimale kosten-baten verhouding.

·         Kosten aan geluidmaatregelen kunnen mogelijk verder worden gereduceerd door maatregelen aan het materieel die een reductie opleveren van meer dan 10 dB(A).

 

 

 

Figuur 4. Netto contante waarde voor geluidmaatregelen die immissieniveaus boven de 60 dB(A) voorkomen.

 

 

European economic study on railway noise reduction measures

In 1999 is in opdracht van de EC/ERRI een onderzoek uitgevoerd door NS Technisch Onderzoek [11, 12]. Het doel van deze studie was om de kosten en baten te bepalen van verschillende strategische toekomst scenario´s. Een belangrijke goederenlijnen is bestudeerd: Rotterdam-Basel-Milano. De berekeningen zijn uitgevoerd met Eurano. De resultaten van deze studie zijn weergegeven in figuur 5.

Zeven bronmaatregel scenario´s zijn bestudeerd:

1.      Referentie situatie zonder extra maatregelen (ORE 920 wielen en gietijzeren blokken remmen voor goederenwagens).

2.      Remblok oplossing met het EuroSabot LL blok (-5 dB(A)).

3.      Goedkope retrofit oplossing met ring dempers en geoptimaliseerde rail dempers (-6 dB(A)).

4.      Geavanceerde retrofit oplossing met ring dempers en geoptimaliseerde rail dempers.

5.      Maximale retrofit oplossing met ISVR 860 wiel en geoptimaliseerde wiel dempers, rail dempers en schorten en mini schermen.

6.      Nieuw spoor met ISVR 860 wiel en geoptimaliseerde wiel dempers en rail dempers en geoptimaliseerde rail vorm.

7.      Maximale nieuw spoor oplossing met ISVR 860 wiel en geoptimaliseerde wiel dempers en rail dempers en geoptimaliseerde rail vorm, EuroSabot K blok en schorten en mini schermen.

 

Ieder scenario getoetst aan een wetgevings scenario met zonder een vastgestelde grenswaarde. Tevens is scenario 1, 2, 3, 4 en 6 getoetst aan een wetgeving met een 55 en 65 dB(A) grenswaarde waarboven de benodigde omvang aan geluidschermen en gevelisolatie is bepaald.

 

Deze studie laat zien dat:

·         Aanpassing van de remblokken en goedkope retrofit oplossingen het meest effectief zijn om aan een grenswaarde van 55 of 65 dB(A) te voldoen.

·         Maatregelen aan het spoor zijn bepalend voor de kosten bij scenario´s met veel bronmaatregelen. Om maatregelen aan het spoor een aantrekkelijk alternatief te laten zijn voor schermen, dienen spoormaatregelen gelijk of meer geluid te reduceren dan schermen tegen gelijke kosten.

·         Een grenswaarden van 65 dB(A) in combinatie met een geoptimaliseerd scherm met een hoogte van maximaal 4 m leidt tot ca. 93 tot 117 geluidgehinderden per km.

·         Een grenswaarden van 55 dB(A) in combinatie met een geoptimaliseerd scherm met een hoogte van maximaal 4 m leidt tot ca. 27 tot 45 geluidgehinderden per km.

·         Een aanscherping van de grenswaarde met 10 dB(A) (van 65 naar 55 dB(A)) leidt tot een kosten toename van ca. 100 %.

 

 

Figuur 5. Netto contante waarde voor geluidmaatregelen.

 

Conclusie

Het GIS systeem Gerano en Eurano dat speciaal is ontwikkeld voor strategische beleidsstudies op grote schaal (nationaal of internationaal) kan doelmatig de geluidseffecten kwantificeren. De studies hebben aangetoond dat duurzaam beheer van het akoestisch klimaat rond (spoor)weg infrastructuur (zoals dat ook wordt geschetst in het Nationaal Verkeers- en Vervoersplan) miljarden guldens kost.

 

Enorme besparingen kunnen worden gerealiseerd indien bij implementatie van geluidmaatregelen wordt gekozen voor bronbeleid. Tevens blijkt dat aanvullende maatregelen als geluidschermen ook bij bronbeleid noodzakelijk is om immissieniveaus rond de 60 dB(A) te kunnen handhaven. Indien de maximale schermhoogte wordt bepaald door een minimaal te behalen kosten-baten verhouding kan nogmaals een significante besparing op geluidmaatregelen worden gerealiseerd zonder significante effecten voor de milieubelasting.