Trafikstøj i vejvedligeholdelsessystemer. Muligheder og perspektiver Rapport nr. 529

Transkript

1 Trafikstøj i vejvedligeholdelsessystemer Muligheder og perspektiver Rapport nr. 529

2 Trafikstøj i vejvedligeholdelsessystemer Muligheder og perspektiver Dato: Marts 2015 Forfattere: Hans Bendtsen, Mette Harbo, Bjarne Schmidt, Niels Skov Dujardin, Rasmus Stahlfest Holck Skov, Bent Andersen og Lykke Møller Iversen. ISBN (NET): Copyright: Vejdirektoratet, 2015

3 Indhold Sammenfatning 4 English summary 6 Forord 8 1. Indledning 9 2. Kort præsentation af vejman.dk og systemet Belægningsoptimering Resultater fra litteratur studie Måling af støj langs 111 km statsvej Støjen langs en vej Støjens udvikling ved ældning af belægningerne Sammenhæng mellem støjniveauer og andre målte parametre Støjkortlægning langs 111 km statsvej Eksempler fra udvalgte veje Undersøgelse af støj fra belægninger med slid og skader Målemetode Udvælgelse af slidte og skadede strækninger Resultater Konklusion på slidte og skadede belægninger Udvikling af akustiske aldringsmodeller og støjniveauer Udgangsniveauer i beregningsmodellen Nord Dansk Californisk undersøgelse Analyse af Europæiske data Danske målinger på tynde slidlag Hvilken funktion beskriver udviklingsforløbet Forslag til akustiske aldrings modeller korrektion af støjkortlægning Udvikling af principper og metoder Støjkortlægning Støjbelastningstallet SBT Integration af CPX-støjmålinger eller register oplysninger Metode oversigt Afslutning og anbefaling Referencer 52

4 Sammenfatning Sammenfatning Projektets mål er at tilvejebringe og analysere forskellige modeller til implementering af støj i Vejdirektoratets Pavement Management-system (PM-system). Analyserne giver et forslag til en model for implementering af støj, der strategisk og økonomisk er den mest velegnede. I PM-systemer indgår en række parametre, som beskriver belægningstilstanden i et vejnet. Vægtningen af støj skal altså ses i en sammenhæng med jævnhed, sporkøring, friktion og bæreevne samt den generelle holdbarhed. Støj skal indgå på en måde så alle parametre fortsat bidrager til en økonomisk optimal vedligeholdelse. Projektet har analyseret en række forskellige løsningsmetoder. Grundlaget for den model som anbefales er, at den skal fungerer på stats- og kommuneveje, samt at den så vidt muligt skal kunne finde anvendelse ud fra eksisterende data, systemer og arbejdsgange. Udfordringen er at det datagrundlag som benyttes i forbindelse med at fastsætte den strategiske vejvedligeholdelse er forskellig på kommuneveje og statsveje. I dette projekt er benyttet data fra statsvejnettet, selv om det er langs de kommunale vejnet, at der findes flest støjbelastede boliger. Der er dog i projektet foretaget en række målinger og analyser både på stats- og kommuneveje. Der er udført CPX-støjmålinger med Vejdirektoratets støjtrailer decibella på en 111 km lang strækning af statsvejnettet i det nordlige Sjælland. Data fra disse målinger viser ikke en entydig og klar sammenhæng mellem støj og MPD. Derfor vil et mål for støjen ikke umiddelbart kunne erstattes af et vikarierende måltal som f.eks. vejbelægningens tekstur (MPD, Middel Profil Dybde) i vejman. dk Resultaterne fra målingerne med decibella har ligeledes vist, at støjniveauerne for de enkelte belægninger kan variere meget mellem forskellige strækninger med nominelt samme belægningstype. På det foreliggende datagrundlag kan støjen fra de specifikke belægninger derfor ikke umiddelbart prædikteres med den nødvendige nøjagtighed. Vejdirektoratets støjkortlægning fra 2012 opdelt i 100 m vejstrækninger, som kan identificeres i vejman.dk s stedfæstelsessystem. For hvert af disse 100 m vej er antallet af støjbelastede boliger blevet opgjort i intervaller på én db. Som eksempel er derfor ved to vejstrækninger vist, hvilken betydning det vil have for støjkortlægningen, hvis aktuelle CPX-støjmålinger anvendes til korrektion af støjkortlægningen. Støjemissionen fra en given vejbelægning er ikke konstant over tid idet støjen stiger efterhånden som belægningen ældes. På en række udvalgte vejstrækninger med synlige skader er der foretaget CPX-målinger for at få en vurdering af, hvilken indflydelse vejskader har på støjen. Undersøgelsen indikerer, at det ikke specielt er visuelt synlige slid og skader, som forårsager forøgede støjniveauer. Det må således primært være andre forhold som ændringer i belægningernes overfladetekstur, der er årsagen til forøgede støjniveauer når belægningerne bliver ældre. På baggrund af en række tidligere undersøgelser af, hvorledes støjen udvikler sig over tid, er der opstillet en simpel lineær nedbrydningsmodel for, hvordan denne stiger med tiden. Modellen er opstillet for en række forskellige belægningstyper. Som variable i denne model indgår belægningens alder og type. Disse to parametre er tilgængelige i vejman.dk/belægningsoptimeringen. Det er valgt at anvende en gennemsnitlig stigningsfaktor for støjen, som dækker både personbiler og tunge køretøjer. Støjbelastningen på boliger langs veje beregnes med Nord2000. Som udgangspunkt anvendes normalt støjen fra en otte år gammel tæt asfaltbeton (AB 11t) i beregningsmodellen. Resultaterne kan opgøres som antal støj- 4

5 Sammenfatning belastede boliger langs en vejstrækning opdelt i intervaller på én db. Hvis støjen skal indgå i et PM -System, vil det være relevant at kunne beregne antallet af boliger, der udsættes for forskellige støjniveauer under hensyntagen til de belægninger, som ligger på strækningen og belægningernes alder. Der er i dette projekt udviklet en række formler til at foretage sådanne beregninger: 1. Man kan foretage CPX-støjmålinger og bruge måleresultaterne til at korrigere de beregnede støjniveauer. 2. Hvis der ikke foretages CPX-støjmålinger, kan systemet i stedet baseres på belægningstype og alder, som findes i vejman.dk. Støjbelastningen af boligerne skal omsættes til en samfundsøkonomisk værdi. Ved miljøvurdering af vejprojekter benyttes støjbelastningstallet til at bedømme den totale støjbelastning fra en vej. Støjbelastningstallet (SBT) angiver den samlede genevirkning fra vejtrafikken på boligerne ved en vejstrækning. Hver enkelt bolig vægtes med en faktor, hvis størrelse bestemmes af den gene, støjniveauet medfører. Det betyder, at stærkt støjbelastede boliger tildeles en større vægt end mindre støjbelastede. Efterfølgende summeres det vægtede antal boliger, og derved kan støjbelastningstallet for den pågældende vejstrækning findes. Støjbelastningstallet er grundlaget for økonomiske analyser af støj fra vejtrafik. Den samfundsøkonomiske omkostning kan opgøres på baggrund af den aktuelle pris pr. år pr. SBT. Prisen var i kr. pr. SBT pr. år. På denne måde kan støjen årligt opgøres som en brugeromkostning, der på linje med brugeromkostningen for ujævne veje kan integreres i Belægningsoptimeringen. støjens nedbrydningsmodeller indregnes i den eksisterende reparationsstrategi,. Det skal foretages på en sådan måde, at der for stats- og kommuneveje individuelt skal være mulighed for at indlægge vægte for støj og brugeromkostninger, på samme måde som for andre tilstandsparametre i vedligeholdelsesstrategien. Det har ikke planen med dette projekt at udvikle et færdigt og funktionelt PM-system med støj som en integreret parameter. Dette vil skulle gennemføres i et efterfølgende implementeringsprojekt, hvis der er et ønske om at gå videre med dette arbejde. Et første trin i implementeringen kunne fx være at etablere en lukket test version af vejman.dk, hvor de i dette projekt udviklede metoder til håndtering af støj i PM-systemer indbygges. Dette vil muliggøre en række simulationer og tests som både kan give erfaring med i større skala at anvende database oplysninger som grundlag for at fastlægge støjemissionen for vejnettet samt kan give erfaringer med, hvordan det i praksis vil fungere at medtage støj i Belægningsoptimeringen. Det kunne ligeledes være relevant at gennemføre CPX-støjmålinger for et udvalgt vejnet og anvende dette til at foretage en vurdering af at basere et system på enten støjmålinger eller registeroplysninger om belægnings type og alder. Dette vil samlet give en række erfaringer som kan anvendes til at forbedre og fintune procedurer og metoder for integration af støj som en aktiv parameter i vejman.dk/belægningsoptimeringen. I forhold til Belægningsoptimeringen og prioritering af nye belægninger på stats- eller kommuneveje skal 5

6 English summary English summary The purpose of the project was to develop different methods for implementing the noise parameter into the Pavement Management-system (PM-System) of the Danish Road Directorate (DRD), vejman.dk. The work provides a method that is strategically and economically the most suitable for implementation. A PM-system includes several parameters to describe the actual condition of a road network. Series of parameters are included in a PM-System. These parameters are used to describe the condition of the pavements. It shall be secured that the integration of noise does not create unwanted effects on the optimization of the pavement renewal and maintenance. The inclusion of noise shall be handled in relation to other parameters such as evenness, rutting, skid resistance and bearing capacity together with general durability. Throughout the project a series of different possibilities have been investigated. The background for suggesting a method is that it fulfills the needs for both the state roads as well as for the municipal roads and at the same time can use existing data, systems and working procedures. It is a challenge that different methods for monitoring are used on the state roads and municipality roads, and therefore uses different models for optimization of the pavement renewal and maintenance. The starting point for the project has been the state road network although it is the municipal roads that have the highest number of noise affected dwellings. In the project a series of measurements and analysis have been performed, basically on state roads but also on municipal roads. CPX noise measurements have been performed with the DRD noise trailer decibella on 111 km of the state road network in northern Zeeland. The measured data does not show a clear and simple correlation between noise and Mean Profile Depth (MPD). Therefore noise in the vejman.dk system cannot be based on the MPD values. The results have also shown that the noise levels of the individual pavements can vary significantly although having the same pavement type. Based on the measurement results it is concluded, the noise of a specific pavement cannot be predicted obtaining a high precision. The DRD noise mapping from 2012 have been divided into 100 m road sections that can be identified in the vejman.dk location identification system. For each of these 100 m road sections the number of noise exposed dwellings over 58 db (LDEN) have been predicted in one db intervals. The noise emission from a given road pavement is not constant over time as the noise increases when the pavement gets older. On a series of road sections having visible damages, caused by wear and tear, CPX noise measurements have been performed with the purpose of describing the effect of damages on the noise level at the end of the lifetime of pavements. This evaluation indicates that visible damages and visible wear and tear does not increase the noise levels. Therefore, it is considered the other factors as changes in pavement surface texture can be the main reason for an increased noise level and most likely related to pavement age. Based on a series of previous investigations of the development of noise over time, a simple linear model describing the increase of noise over time has been developed including different pavement types. The input parameters for this model are pavement age and pave- 6

7 English summary ment type. Information on these two parameters is available in vejman.dk and the pavement optimization program. An average increase of noise for passenger cars and heavy vehicles has been selected. The noise for dwellings along roads is predicted using the method Nord2000. As a starting point the noise from an 8 year old dense asphalt concrete (AC 11d) is predicted by the method as an expression of the average lifetime. The results can be presented as number of noise exposed dwellings in 1 db intervals. If noise shall be included in a PM-System, it will be relevant to be able to predict the number of dwellings that are exposed to different noise levels, taking into consideration the actual pavement that is on a given road section as well as the actual age of the pavement. In this project equations have been developed that can be used for such predictions: 1. CPX noise measurements can be performed and the measurement results can be used to adjust the predicted noise levels from the noise mapping 2. If CPX measurements are not performed the system can be based on pavement type and age data available from the vejman.dk and the system pavement optimization program The noise exposure on dwellings can be expressed in a socio economic term. When performing Environmental Impact Assessment for new road infrastructure projects, the Noise Exposure Factor (NEF) is used to evaluate the noise emission. The Noise Exposure Factor describes the total annoyance from the traffic on a given road section. When predicting NEF each dwelling is weighted by a factor where the numerical value of the factor is determined by the annoyance caused by the noise level. This means, that highly noise exposed dwellings are allocated a higher weight than less noise exposed dwellings. The sum of the weighted number of dwellings, on a given road section is predicted and hereby the NEF for that specific road is determined. NEF is used as basis for an economic analysis of road traffic noise. The cost to society economy can be predicted on the background of the actual price per NEF per year. In 2013 the price was DKr. per NEF per year. In this way noise can be predicted as a kind of user cost, which can be compared to other user costs related to for example road unevenness and thereby be included in pavement optimization procedures. In relation to optimization and prioritizing of new pavements on state and municipal roads, deterioration models for noise can be integrated in the same way as deterioration models for user costs of for example increasing unevenness. This shall be done in such a way where the users (state and municipalities) individually has the possibility to weigh the users costs in a similar way as weighting other factors in the repair strategy. By introducing this flexibility there is a possibility to increase or decrease the influence of noise on a similar way as for other parameters used in vejman.dk. A next step in this work could be to establish a closed version of the Danish vejman.dk PM-system and implement the methods on integration of. This will make it possible to run some simulations and get experiences on how the system works. These experiences can be used to improve and fine-tune the system. 7

8 Forord Forord Denne rapport indeholder resultaterne af et projekt, hvor mulighederne for at integrere støj som aktiv parameter i vejvedligeholdelsessystemer, som bl.a. vejman.dk og systemet Belægningsoptimering er blevet undersøgt og vurderet. Projektet gennemføres inden for rammerne af en pulje til udvikling af nye metoder til støjbekæmpelse i perioden , som er igangsat af Transportministeriet i henhold til Aftale om en grøn transportpolitik fra januar Målet med puljen er at nedbringe generne fra trafikstøj langs de overordnede veje og jernbaner. Der er inden for rammerne af puljen afsat 10 mio. kr. til udvikling af nye metoder til støjbekæmpelse i perioden Metoderne skal bidrage til at opfylde målene på støjområdet, herunder at effektivisere støjindsatsen og optimere effekten pr. investeret krone. Projektet er gennemført af en arbejdsgruppe, som i 2014 havde følgende medlemmer fra Vejdirektoratet: Hans Bendtsen (projektleder) Bent Andersen Rasmus Stahlfest Holck Skov Claus Krøldrup Pedersen Bjarne Schmidt Niels Skov Dujardin Lykke Møller Iversen Mette Harbo 8

9 1. Indledning 1. Indledning Projektet har til formål at udvikle metoder og processer, der muliggør at støj kan integreres i vejvedligeholdelsessystemer, således at støjhensyn kan medtages i planlægningen af den løbende vejvedligeholdelse. En implementering af støjmæssige konsekvenser i vedligeholdelsen af vejnettet vil resulterer i nogle samfundsmæssige besparelser. Det er ikke planen med dette projekt at udvikle et færdigt og funktionelt PM -System med støj som en integreret parameter; dette bør gennemføres i et efterfølgende implementeringsprojekt, hvis der er et ønske om at anvende et sådant system i praksis. I projektet blev der udviklet metoder til at integrere trafikstøj i vejvedligeholdelsessystemer (Pavement/Asset Management-systemer, PMS/AMS). Der blev etableret metoder til at registrere støj og til at vurdere den støjmæssige virkning af belægningsskader samt modeller for udviklingen af støjen over tid. Vejdirektoratet og de kommunale vejmyndigheder foretager løbende en monitering af deres vejnet. På dette grundlag gennemføres der en planlægning af vejvedligeholdelsen. I dette planlægningsarbejde anvendes normalt et PM-system for at optimere ressourceanvendelsen. I Vejdirektoratet og i omkring halvdelen af de danske kommuner anvendes vejman.dk og systemet Belægningsoptimering [1] som er udviklet af og vedligeholdes af Vejdirektoratet. Som grundlag for planlægningen anvendes normalt faktorer som beskriver graden af vejenes strukturelle nedbrydning, jævnhed som bl.a. relaterer sig til trafikanternes komfort samt belægningernes friktion som relaterer sig direkte til trafiksikkerhed. Danske asfaltproducenter har udviklet og markedsført støjreducerende slidlag tilpasset udbud efter SRS-systemet [2] (forkortelse for StøjReducerende Slidlag ). Disse slidlag er anvendt både i forbindelse med ny anlæg af veje samt i forbindelse med vejvedligeholdelses arbejder både på statsvejnettet og i kommunerne. Der er et behov for at optimere anvendelsen af støjreducerende slidlag, således at der per investeret krone kan opnås en så stor støjreducerende effekt som muligt for landets mange støjramte boliger. Dette vil bl.a. kunne understøttes ved at integrere støj som en parameter i PM-systemer. Desuden kunne det være en mulighed at støj eller en indikator for støj medtages i forbindelse med den løbende monitering af vejnettet. Dette ville muliggøre, at der udvikles algoritmer for optimering af belægningsved- ligeholdelse, der inkluderer støj som kriterium på lige fod med jævnhed, strukturel nedslidning mv. Eventuelt kunne et sådant system inkludere en bruger bestemt vægtning af de forskellige parametre. Denne rapport indledes i kapitel 2 med en kort præsentation af det danske vejman.dk system samt systemet Belægningsoptimering, som anvendes af Vejdirektoratet. Projekter er i øvrigt opdelt i syv hoveddele, som det fremgår af nedenstående: Litteraturstudie Det er vigtigt at projektet drager nytte af står på skulderne af den eksisterende viden på området. Derfor er der i starten af projektforløbet gennemført et internationalt litteraturstudie, som fokuserede på følgende områder: Generel viden om PM-systemer og deres opbygning og funktion Viden om, hvordan støj evt. allerede har været forsøgt integreret i PM-systemer Viden om støjen fra nedslidte slidlag. med skader og kort eller ingen restlevetid Viden om støjens udvikling for forskellige slidlagstyper som funktion af alder, trafik, vejrpåvirkning mv. Resultaterne af dette litteraturstudie præsenteres i kapitel 3. Mindre støjnetværksmåling Der foretages løbende målinger af f.eks. friktion, sporkøring, jævnhed og tekstur mv. på vejnettet. Der er i Danmark aldrig foretaget en støjmæssig indmåling af et helt vejnet. Som udgangspunkt for arbejdet med at integrere af støj i PM-systemer vil det være værdifult at kende den faktiske støjudsendelse fra et helt vejnet. Dette vil muliggøre en første vurdering af, hvad muligvis kan opnås støjmæssigt i forhold til vejens naboer ved at medtage støj som parameter ved udvælgelsen af hvilke strækninger, der skal have skiftet slidlag. Der er i 2012 udvalgt en mindre afgrænset del af statsvejnettet mellem Roskilde, Hillerød og København med en samlet længde på 111 km. I 2013 er der på dette vejnet foretaget samtidige CPX-målinger af støj og tekstur med Vejdirektoratets støjtrailer decibella. Målingerne er udført i højre kørebane i begge vejsider. Resultaterne er 9

10 1. Indledning analyseret bl.a. ved at kombinere dem med data om belægningstype og alder samt data om Middel Profil Dybde (MPD) og Skadespoint fra vejman.dk. Resultaterne fra analyserne af disse støjmålinger er offentliggjort i en separat rapport [7]. Resultaterne opsummeres i kapitel 4. Analyse af støjkortlægning langs vejnetværk Vejdirektoratet har fået foretaget støjkortlægning af hele statsvejnettet i Hvor der er foretaget støjmålinger på de udvalgte 111 km statsvej udtrækkes data for antal støjbelastede boliger. På baggrund af disse data og resultaterne fra CPX-støjmålingerne foretages nogle første analyser og vurderinger af, hvordan støjkortlægning vil kunne indgå i PM-systemer. Resultaterne fra dette arbejde præsenteres i kapitel 5. Undersøgelse af støj fra belægninger med slid og skader Som hypotese antages det, at støjen stiger markant for nedslidte slidlag med skader som revner, udbredt stentab, slaghuller mv. Den eksakte viden om hvad sådanne skader påvirker støjen er dog mangelfuld. I EU projektet SILENCE foretog IFSTTAR i Frankrig en mindre måleserie [8] for at belyse skadesomfangets betydning for støjen. Der er i 2014 gennemført en serie støjmålinger på udvalgte meget nedslidte danske slidlag. Målet var at skaffe akustiske data til at belyse, hvor støjende vejbelægninger kan blive sidst i deres levetid. Disse undersøgelser præsenteres i kapitel 6. processer for integration af støj i PM-systemer. Dette arbejde inkluderer følgende problemstillinger: Hvordan registreres/vurderes støj mest effektivt og hensigtsmæssigt på et vejnet: Indmåling med CPX Beregnet på baggrund af belægningstype og alder Anvendelse af modeller der beskriver støjens udvikling for forskellige belægningstyper som funktion af tid, trafik mv. Hvordan eksisterende støjkort, der viser omfanget af støjbelastningen på boliger langs vejstrækninger, kan inddrages som mål for støj eksponering Forslag til prissætning af støjbelastningen Dette arbejde præsenteres afslutningsvis i kapitel 8. Udvikling af akustiske aldringsmodeller Et vigtigt forhold er at kunne forudsige/beregne støjens udvikling over tid for forskellige belægningstyper. Vejdirektoratet har allerede gennemført nogle projekter (bl.a. det dansk hollandske SUPSIL projekt [9] samt et samarbejdsprojekt med University of California [10]), hvor målet var at beskrive udviklingen af støjemissionen fra slidlag efterhånden som de nedslides og bliver ældre. Dette arbejde fortsættes bl.a. i projektet, hvor Vejdirektoratet følger en række støjreducerende belægninger [11] samt i Grøn Trafikpulje Projektet om holdbarhed af støjreducerende vejbelægninger. På baggrund af denne viden udvikles i kapitel 7 nogle simple modeller der kan beskrive støjens udvikling over tid. Sådanne modeller vil kunne anvendes i et PM-system. Udvikling af principper og metoder På baggrund af den viden og de resultater der er skabt i projektets første seks faser udvikles der metoder og 10

11 2. Kort præsentation af vejman.dk og systemet Belægningsoptimering 2. Kort præsentation af vejman.dk og systemet Belægningsoptimering Vejman.dk er Vejdirektoratets vejforvaltningssystem [1]. Systemets kerne er administrative oplysninger om alle statsveje dvs. vejnummer, vejdel og kilometrering. På denne administrative stedfæstelse kan lægges relevante oplysninger for at bestyre statsvejene. Det er data som trafiktællinger, målinger af jævnhed, friktion, sporkøring, tekstur, nye slidlag etc. Der vil kunne oprettes registre i vejman.dk, der kan indeholde støjdata fra vejene på lige fod med allerede eksisterende data. Vejman.dk kan opfattes som en stor data-base, hvor der er styr på hvilke oplysninger der hører til hvilke veje. Selve belægningsvedligeholdelses-systemet, som Vejdirektoratet benytter sig af, hedder Belægningsoptimeringen. Dette program er tilgængeligt fra vejman.dk, da de fleste af måleparametrene der bliver benyttet i Belægningsoptimeringen kommer fra vejman.dk. Vejman.dk vil altså kunne udbygges til enten at indeholde faktiske støjdata, eller en parameter som beskriver støjen ud fra andre allerede eksisterende måledata. I vejman.dk vil man herefter kunne se belægningens støjemission som et tematiseret kort (se figur 2.1) eller trække data ud på listeform. Den økonomiske vægtning af de forskellige parametre og anvendelsen af data bestemmes i systemet Belægningsoptimering. I belægningsoptimeringsprogrammet foretages en kompleks optimering af det eksisterende vedligeholdelsesbehov og en teknisk/økonomisk strategisk vedligeholdelsesplan udarbejdes. Programmet indeholder et belægningskatalog, som beskriver de enkelte belægningers egenskaber og pris samt et priskataloger på reparationer af skader. Ved at fastlægge en reparationsstrategi for, hvornår og, hvordan man vil udbedre den enkelte skade, kan belægningsoptimeringsprogrammet beregne, hvornår det økonomisk er mest optimalt at reparere og, hvornår det bedst kan betale sig at lægge nyt slidlag. I tabel 2.1 vises et eksempel på en reparationsstrategi. Her bliver skadestypen og alvorlighed sat sammen med en reparationsmetode, som har en pris og en prioritet. Samlet set vil det give et øjebliksbillede af, hvad det koster at reparere vejen i forhold til at udlægge et nyt slidlag. For hver slidlagstype findes en beskrivelse som vist i figur 2.2. Beskrivelsen indeholder både en pris og slidlagstypens egenskaber. Figur 2.1: Eksempel på tematiseret kort fra vejman.dk. 11

12 2. Kort præsentation af vejman.dk og systemet Belægningsoptimering Skadestype Alvor. Alvor. HE Rep. Metode Rep.pris (kr) Prioritet Revner på langs, Små Bredde < 0,5cm Plet 29 I år 0-1m Middel Bredde 0,5-3cm Plet I år fra kant Store Bredde > 3cm Fræs 276 I år Revner på langs, Små Bredde < 0,5cm Plet 29 I år > 1m fra kant og Middel Bredde 0,5-3cm Plet I år revner på tværs Store Bredde > 3cm Fræs 276 I år Små Bredde < 0,5cm Revne 17 I år Samlings-revner Middel Bredde 0,5-3cm Revne I år Store Bredde > 3cm Revne I år Små Små < 20x25 cm² Fræs 276 I år Krakeleringer Middel Middel < 70x70 cm² Fræs I år Store Store > 70x70 cm² Fræs I år Tabel 2.1: Eksempel på reparationsstrategi. Figur 2.2: Eksempel på en slidlagsbeskrivelse. 12

13 2. Kort præsentation af vejman.dk og systemet Belægningsoptimering Figur 2.4 viser en oversigt over, hvordan Belægningsoptimeringen virker. Oversigten er bygget op med fire forskellige farver. De grønne kasser er input der beskriver vejens tilstand, sart grøn er input om vejens alder, opbygning og benyttelse. Blå er de registre som vejmyndigheden styrer til at fastlægge sin vedligeholdelsesstrategi, og rød er algoritmer i Belægningsoptimeringen. Ved at sammensætte oplysninger om hvad den enkelte skade koster at reparere og hvad et nyt slidlag koster, kan det beregnes, om det bedst kan betale sig at reparere en belægning eller lægge et nyt slidlag. Når der er sat økonomi på strækningerne fra det år, hvor de bygges fremskriver Belægningsoptimeringen vejens nedbrydning. Systemet beregner på baggrund af dette, hvor store omkostninger der er til reparationer i forhold til omkostningerne ved at udlægge et nyt slidlag. Omkostningerne til reparationer på et gammelt slidlag er større end omkostningerne på et nyt slidlag. På denne måde kan det bestemmes, hvornår det økonomisk er mest optimalt at udskifte slidlaget, set over en 10-årig periode. Alt efter hvilken strategi der vælges til reparationer og hvilke priser reparationer og slidlag har, vil det økonomisk optimale tidspunkt for slidlagsfornyelse flytte sig fra år til år. Jævnhedsmålingerne (IRI-tal) benyttes til at beregne brugeromkostningerne. Brugeromkostningerne er omkostninger til vedligeholdelse af køretøjer og brændstofforbrug ved kørsel i henhold til vejens jævnhed udtrykt i IRI. Beregningen ser ud som følger: I figur 2.3 er brugeromkostningerne vist for forskellige IRI værdier. Den gennemsnitlige IRI værdi på statsvejsnettet i 2014 er 1,26 m/km dette giver en gennemsnitlig brugeromkostning på 0,75 øre/km. Støj kunne meget vel komme ind som en brugeromkostning per db sammenholdt med antal boliger der vil være generet af støjen (se kapitel 5 og 8). På den måde vil støj optræde som en udgift på linje med trafikantomkostninger, som det økonomisk vil være en fordel at dæmpe. Derved vil belægningsoptimeringen alt andet lige have en tendens til at foreslå at lægge et nyt (mindre støjende) slidlag frem for at reparere på et gammelt slidlag især ved vejstrækninger, som har mange naboer. I belægningskataloget vil der skulle udarbejdes en beskrivelse af støjen for de enkelte slidlagstyper sammen med støjens udvikling over tid (se kapitel 7). På denne måde vil systemet kunne vælge et støjdæmpende slidlag der, hvor vejen er omkranset af flest boliger, der bliver generet af trafikstøjen. Vejdirektoratet råder allerede over detaljerede støjkort, som beskriver, hvor mange mennesker der bliver generet af støjen på en given vejstrækning (se kapitel 5). Disse oplysninger kan benyttes til at foretage den korrekte udpegning af, hvor det er mest fordelagtigt at sætte ind med støjdæmpende foranstaltninger. Brugeromkostninger = 1,48 * IRI 2-1,63 * IRI + 0,45, for IRI > 0,6 (1) Figur 2.3: Brugeromkostninger grundet ujævnhed. 13

14 2. Kort præsentation af vejman.dk og systemet Belægningsoptimering Hovedeftersyn Sporkøring Skadesbillede Slidlagets alder Lagtykkelser enten opgivet i anlægsfasen Lagtykkelser enten opgivet i anlægsfasen eller målt med eller målt med boroskop Trafiktællinger Bæreevne målinger E-moduler Strukturel restlevetid og forstærkningsbehov Reparations og følgearbejde Hvilke skader skal reparares i år og hvordan skal de udbedres Reparationsstrategi Vurderet Restlevetid Belægningskatalog Hvilken type slidlag kan/bør benyttes på strækningen register Jævnhed Omkostninger ved Følgearbejde Reparations omkostninger Fremtidige reparations omkostninger Pris på etablering af grundlag for nyt slidlag Kapitalværdi for slidlag Pris på slidog/eller bærelag Kapitalværdi for bærelag Brugeromkostninger Cost = summen af omkostninger vejbestyrer afholder. Beregnes som: Effekt = summen af de omkostninger der fremkommer som en konsekvens af vejbestyrers arbejde. Beregnes som: Cost = RepNy + BelPris + FølgeArb + RepOmkostninger Effekt = KapForskel BrugerOmk RepNy = Pris på etablering af fornuftig grundlag for et nyt slidlag BelPris = Pris på slid- og/eller bærelag FølgeArb = Pris på følgearbejde ved etablering af nyt slidlag RepOmkostninger = Pris på reparationer af vejen KapForskel = Forbedring eller forværring af vejens kapitalværdi over tidshorisonten 10 år BrugerOmk = Brugeerns ekstra omkostninger ved at køre på en ujævn vej Beregner Cost og Effekt for samtlige mulighed for vedligehold på den enkelte strækning i en 10 årig periode. Finder en reference løsning som er den løsning med lavest Cost forudsat reparation i første vedligeholdelses år. Alternative løsninger bliver plottet i en figur som herunder. Løsninger der falder i kasse A vil være strækninger hvor det bedre kan betale sig at lægge nyt slidlag i år frem for at reparare. Løsninger der falder i kasse A bliver herefter prioriteret efter længden af vektoren fra referenceløsningen til alternativet i forhold til kroner pr. kvadratneter eller længden af vektoren fra referenceløsningen til alternativet i forhold til kroner pr. ekstra invisterede krone. Altså enten får du mest mulig asfalt for pengene eller får du mest mulig slidlagsværdi for pengene. A: Fordelagtig løsning både for vejbestyrer og bruger Effekt Slidlagets alder Cost Reference løsning B: Kun fordelagtige for vejbestyrer Irrelevante løsninger Figur 2.4: Oversigt over, hvordan Belægningsoptimeringen virker (se beskrivelsen i forestående tekst i kapitel 2). 14

15 3. Resultater fra litteratur studie 3. Resultater fra litteratur studie En gennemgang af litteraturen fra den udførte litteratursøgning viser, at der ikke findes mange oplysninger eller forsknings- og udviklingsarbejder, som beskriver eller giver forslag til, hvordan støj kan indarbejdes i Asset Management-systemer, som en del af den strategiske vejvedligeholdelse. Der findes derimod en stor mængde litteratur omkring omhandlende henholdsvis dæk-vejbane støj eller Asset Management-systemer. Den rapport som kommer tættest på er fra Vejdirektoratet i 2006, Integrating Noise in Pavement Managementsystems [3]. Denne rapport er udarbejdet som en del af det EU finansierede SILENCE projekt. Rapporten giver dog ikke en endelig løsning, men opstiller, på baggrund af den tilgængelige viden for godt 10 år siden mulige scenarier for, hvordan støj kan indgå i et pavement management system, samt en mulig klassifikation af støj niveauet fra initial værdi, god, acceptabel og uacceptabel. Rapporten foreslår, at det ikke er nødvendigt at kunne forudsige det præcise støjniveau for en vejbelægning i hele dens levetid, men at det kan være tilstrækkeligt at fastsætte i hvilken af de følgende klasser belægningen vil falde: God (støj i normal tilstand) Acceptabel (+1dB) Uacceptabel (+2 til +3 db eller mere) Rapporten fastslår endvidere, at det er normalt at støjniveauet for en ny belægning vil stige ca. én db inden for de første ét til to år. Rapporten anbefaler, at denne initialstigning ikke tages med i et Asset Management-system. I rapporten gives desuden forslag til andre opdelinger i klassifikations øjemed, som kan overvejes. I rapporten nævnes, at det er væsentligt at, ved indarbejdelse af støj i et Asset Management-system, at denne parameter indgår på den rigtige måde i en vedligeholdelsesoptimering i forhold til de eksisterende og andre nye nøgleparametre. Rapporten slutter af med en række praktiske anbefalinger i forbindelse med støj og vejvedligeholdelse. Det skal bemærkes at siden rapporten blev skrevet i 2006, har Vejdirektoratet bl.a. på baggrund af lang tids måleserier fået megen ny og detaljeret viden om støjens udvikling over tid for forskellige slidlag (se kapitel 7). En af de artikler, der giver den mest direkte behandling af støj i Asset Management-systemer, er Incorporation of Surface Texture, skid resistance and Noise into PMS fra University og Waterloo i Ontarion Canada [4]. Artiklen beskriver kompleksiteten i at et slidlag skal opfylde mange funktionskrav og betingelser på samme tid. Hermed menes at belægningen både skal give en god friktion og komfort, kunne reducere dæk-vejbane støj samt mindske brændstofforbruget. Samtidig stilles krav til vejens holdbarhed og at der ofte er økonomiske begrænsninger for, hvor meget nybygning og vedligeholdelse må koste. Artiklen har fokus på belægningstekstur som den altafgørende faktor for de ovennævnte betingelser samt at en optimering af teksturen er en balancegang for at sikre, at man ikke går på kompromis med trafiksikkerhed, ved, for eksempel, at øge støjreduktionen. Artiklen vil gerne give et bud på, hvor lille en tekstur man kan tillade uden at give køb på friktionen og dermed trafiksikkerheden. Resultatet er dog snarere en række belægningstyper, samt at det er observeret at friktionen stiger med stigende tekstur angivet ved MTD (Middel Tekstur Dybde). Det synes ikke at fremgå, hvordan MTD beregnes. 15

16 3. Resultater fra litteratur studie Artiklen angiver støjpolitikken for USA gennem det såkaldte Noise Abatement Criteria (NAC) og beskriver at en afhjælpning må iværksættes når trafikstøjen overstiger 67 db (LAeq) eller 70 db (L10). Ligeledes beskrives støjpolitikken for Ontario i Canada. Ikke uvæsentligt nævnes, at i hverken USA eller Canada er der specificeret et acceptabelt støjniveau i relation til vejbelægning eller tekstur. Artiklen refererer til rapporten fra Vejdirektoratet [3] og det kan generelt siges, at artiklen giver mulighed for at sætte interventionsgrænser og klassificere støjniveauer i forskellige grænser. Dette er en vigtig parameter hvis støj skal implementeres i Asset Managementsystemer, men artiklen mangler bud på, hvorledes støjen udvikler sig over tid samt forslag til egentlige optimeringstiltag for støj i relation til andre væsentlige parametre som f.eks. friktion. I ERANET ROAD 2010 programmet "Effective Asset Management Meeting Future Challenges var et af projekterne EVITA-projektet (Environmental Indicators for the Total Road Infrastructure Assets) [5]. Projektet har udviklet en række nøgleindikatorer, såkaldte E-KPI (Environmental Key Performance Indicators). En af disse indikatorer vedrører støj. E-KPI en for støj er baseret på en støjkortlægning ved brug af data fra både målinger og støjberegninger. Generel viser den internationale litteraturundersøgelse, at selvom der har været fokus på støj fra vejtransporten i mange år og at Asset Management-systemer henholdsvis Pavement Management-systemer har eksisteret i generationer, er der til dato ikke udviklet operative metoder, der kan integrere støj som en aktiv parameter i sådanne systemer. 16

17 4. Måling af støj langs 111 km statsvej 4. Måling af støj langs 111 km statsvej Som beskrevet i kapitel 2 bliver der regelmæssigt målt forskellige parametre som f.eks. friktion, sporkøring, jævnhed og tekstur på statsvejene. For at undersøge og beskrive mulighederne for at inkludere støjmålinger i et Pavement Management-system, blev der den 8. juli 2013 foretaget CPX-støjmålinger [17] med Vejdirektoratets støjtrailer decibella (figur 4.1), på en 111 km lang strækning af statsvejnettet. Den målte strækning er illustreret på figur 4.2. Målingerne er primært foretaget ved 80 km/h, men i områder, hvor der har været skiltet med lavere hastigheder er disse anvendt. Støjen blev målt i højre kørebane i begge vejsider. Der er foretaget korrektioner af den aktuelle målehastighed til referencehastighederne 50 eller 80 km/t og der er ligeledes foretaget temperaturkorrektion til en lufttemperatur 20 C. De resultater, som præsenteres i det følgende, er alle målt ved 80 km/t. Sammen med støjmålingerne er belægningernes overfladetekstur ligeledes målt med Vejdirektoratets støjtrailer decibella. Der er desuden foretaget målinger med Vejdirektoratets Profilograf, samt udført rullemodstandsmålinger af Technical University of Gdansk (TUG) i forbindelse med COOEE-projektet [6], som er et dansk forskningsprojekt, med formål at undersøge og nedbringe rullemodstanden fra vejbelægninger. De målte parametre er blevet synkroniseret med belægningsinformationer fra vejman.dk. En beskrivelse af analyserne, udfordringerne og mere detaljerede resultater er beskrevet i en separat rapport [7]. Formålet med dette forsøg har været at fastlægge de faktiske støjniveauer fra belægningerne på vejene fra et udsnit af statsvejnettet, hvorved at det ville være muligt at indføre disse i et PM system. Forsøget har også haft til formål, at undersøge hvilke tekniske og praktiske udfordringer der vil være ved at foretage støjmålinger af det danske statsvejnet for at inkludere støj i et PM system. 4.1 Støjen langs en vej Den målte rute strækker sig over flere forskellige veje (se figur 4.2), hvorfor resultaterne efter synkronisering af data, i første omgang er delt op på de administrerende vejnumre. Figur 4.3 illustrerer støjniveauerne i den ene kørselsretning, for vej nr. 141 fra Slangerup mod Hillerød. Figuren viser et tydeligt skift af støjniveauerne på vejstrækningen, hvorfor det er nærliggende at se på hvilke belægningstyper der ligger langs vejen. Som en del af synkroniseringen af data er informationer om belægningstyperne fra vejman.dk derfor knyttet til resultaterne af støjmålingerne. Efter at have synkroniseret belægningsinformationer til måleresultaterne er det muligt at vise støjniveauerne fra figur 4.3 opdelt i forskellige belægningsparceller. Figur 4.4 viser støjniveauerne opdelt på belægningsparceller sammen med informationer om belægningstype, maksimal stenstørrelse og alder. Figuren viser tydeligt, hvordan både belægningens maksimale stenstørrelse og alder har stor betydning for støjniveauerne langs vejen. Det ses for eksempel, at den mindst støjende belægning er en to år gammel støjreducerende belægning (60SMASRS, km 3-7), hvorimod den mest støjende belægning er den ældste i form af en TBk belægning med 11 mm maksimal stenstørrelse (45TB11k, km 9-10). Forskellen i støj mellem disse belægninger er 5 db. Stenstørrelsens betyd- Figur 4.1: Vejdirektoratets støjmåletrailer decibella. 17

18 4. Måling af støj langs 111 km statsvej 4.2 Støjens udvikling ved ældning af belægningerne For at beskrive støjens udvikling når belægningerne ældes, er der i figur 4.5 vist alle de målte støjniveauer for 100 m strækninger som funktion af belægningernes alder. Figuren viser, at der er forholdsvis store variationer indenfor de enkelte år, og at hverken en lineær eller logaritmisk regression mellem datasættene giver en god korrelation mellem støjniveau og alder (se evt. afsnit 7.5). Figur 4.2: Den 111 km rute, hvor der er foretaget CPX-støjmålinger i højre kørespor i begge kørselsretninger. ning for støjen illustreres ved at den ét år gamle SMA11 (km 7-9) næsten har samme støjniveau som den seks år gammel SMA8 (km 1-3). Det ses desuden, at der ved synkroniseringen mellem måledata og belægningsinformationer er blevet introduceret nogle fejl, som for eksempel det der ses ved km 3, hvor to 100 m strækninger er tilknyttet belægningsinformationer for en støjreducerende belægning (cyan), men sandsynligvis burde have været tilknyttet den foranliggende belægning (orange). Denne type af fejl er forsøgt korrigeret, se beskrivelse i [7]. For at kunne beskrive udviklingen af de enkelte belægninger er dataene blevet opdelt i belægningstyper, som vist i figur 4.6. Figuren viser, at det ikke er muligt med de til rådighed værende støjdata fra den 111 km lange rute, at beskrive udviklingen af støjen for de enkelte typer belægninger. Dette skyldes at der for de fleste af belægningerne kun er et lille aldersinterval. Desuden viser figuren, at der for f.eks. SMA11 er store variationer i støjniveauerne ikke kun indenfor samme alder men også mellem årene. Derfor vil disse målinger ikke umiddelbart kunne anvendes til generelt at analysere udviklingen i støjen fra forskellige belægningstyper på statsvejene. Dataene vil dog kunne anvendes til at beskrive, hvor store variationer i støjniveauerne der optræder for belægninger med samme alder. Resultaterne er dog velegnede til at beskrive hvad støjen er på de givne strækninger i 2013 da målingerne blev gennemført. 4.3 Sammenhæng mellem støjniveauer og andre målte parametre Som nævnt har der i forbindelse med forsøget været målt flere andre vejtekniske parametre sammen med støjmålingerne. Derfor er der forsøgt at finde en sammenhæng mellem støjen og flere af disse parametre. Blandt andet er sammenhængen mellem støj og MPD og sammenhængen mellem støj og skadespoint undersøgt. Figur 4.7 viser sammenhængen mellem støj og MPD for de målte Støjniveau [db] ,000 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 Distance [km] Figur 4.3: CPX-støjniveauer for den ene kørselsretning langs vej 141. Hvert punkt repræsenterer en 100 m strækning, målt ved 80 km/t [7]. 18

19 4. Måling af støj langs 111 km statsvej Støjniveau [db] ,000 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 Distance [km] 65SMA 8mm 6år vej SMSRS 8mm 2år vej SMA 11mm 1år vej TB 11kmm 8år vej SMA 11mm 1år vej SMSRS 8mm 2år vej SMA 8mm 6år vej 141 Figur 4.4: CPX-støjniveauer i begge kørselsretninger langs vej 141, fordelt på belægningstype målt ved 80 km/t. Maksimal stenstørrelse samt belægningens alder er ligeledes angivet [7] Støjniveau [db] Lineær (80 km/h) Log. (80 km/h) y = 0,1154x + 98,15 R² = 0,2111 y = 0,8135ln(x) + 97,695 R² = 0, Alder [År] Figur 4.5: Belægningernes støjniveauer som funktion af belægningernes alder målt ved 80 km/t. Hvert punkt repræsenterer en 100 m strækning, hvor hele strækningen har samme belægning. Tendenslinjer for lineær- og logaritmisk udvikling af støjniveauerne er inkluderet [7]. 19

20 4. Måling af støj langs 111 km statsvej Støjniveau [db] Alder [År] Figur 4.6: Belægningernes støjniveauer som funktion af belægningernes alder, opdelt på belægningstyper målt ved 80 km/t. Hvert punkt repræsenterer en 100 m strækning, hvor hele strækningen har samme belægning [7]. 102 SMA 11 mm SMA 8/11 SMA 8 mm SMA 06/+11 TB 11k TB 8k GERE ABST 8Å ABST 8 AB 8 mm AB 11mm Støjniveau [db] ,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 MPD [mm] SMA8 SMA6/+11 SMA8/11 SMA11 AB8 ABST8Å ABST8 AB11 TB11k TB8k GERE TB8k TB11k Figur 4.7: Sammenhæng mellem MPD og støjniveauer for belægningsparceller. Korrelationskoefficienten mellem MPD og støjniveau er 0,44 [7]. belægningsparceller. Figuren viser, at der ikke er nogen entydig sammenhæng mellem støjniveau og MPD, idet at korrelationskoefficienten for en lineær regressionslinje er 0,44. Det ses dog, at der ikke er nogen belægninger som har høj MPD værdi, og samtidig har et lavt støjniveau. Figur 4.8 viser sammenhængen mellem skadespoint og støjniveauer for de målte belægningsparceller. Alle 20

21 4. Måling af støj langs 111 km statsvej Støjniveau [db] ,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 Skadespoint Figur 4.8: Sammenhæng mellem skadespoint og støjniveauer for belægningsparceller. Korrelationskoefficienten mellem skadespoint og støjniveau er 0,07 [7]. belægningerne på de 111 km vej er betegnet som gode jævnfør afsnit 6.2, og der ses ingen klar korrelation mellem støjniveauer og skadespoint. Det må bemærkes at de konstaterede skadespoint alle er ganske lave og derfor angiver at belægningerne er i god tilstand. Som i figur er der ingen klare tendenser mellem støjniveau og de undersøgte parametre. I [7] er der foretaget mere detaljerede undersøgelser af parametrenes sammenhænge for de enkelte belægningstyper. Da støjen fra vejene ofte forklares med belægningernes tekstur er sammenhængen mellem støjniveau og teksturspektre undersøgt i [7]. Denne analyse har imidlertid vist sig ikke at bidrage til en bedre forståelse for sammenhængen mellem tekstur og støjniveau. Som beskrevet i [7] vil sådanne spektre umiddelbart kun vinde anvendelse i et PM-system, hvis de blev benyttet til f.eks. at beregne Estimated Road Noiseness Level [19] eller Expected- Pass by Level [20]. Dette vil kun kunne anvendes hvis en sammenhæng mellem de støjniveauer, som måles på danske belægninger, og støjniveauer estimeret fra disse beregningsmodeller, kan påvises. Det ligger dog uden for dette projekts rammer og datagrundlag at foretage sådanne undersøgelser. og synkronisere data således at disse kan implementeres i et PM-system, som for eksempel vejman.dk [7]. Forsøget har desuden vist, at der er behov for, detaljerede belægningsdata samt at disse er korrekte og opdaterede. Resultaterne af målingerne viser, at støjmålinger ikke umiddelbart kan erstattes af f.eks. teksturmålinger baseret på MPD, da analyserne af de målte data ikke viser en entydig og klar sammenhæng mellem støj og MPD. Resultaterne har ligeledes vist, at støjniveauerne for de enkelte belægninger er individuelle. Med det foreliggende datagrundlag kan der ikke opstilles en robust algoritme, som kan prædiktere støjniveauernes udvikling med alder. Det må derfor konkluderes at det etablerede datagrundlag ikke på tilstrækkelig vis giver mulighed for at benytte vikarierende parametre til bestemmelse af vejes støjniveau eller opstille modeller for udviklingen af støjen med belægningsalder. I afsnit 7.6 beskrives et scenarie for, hvordan CPX-støjmålinger på vejene kan anvendes til at korrigere støjkortlægningen langs en vejstrækning, således at der tages hensyn til den faktiske støjemission fra vejbelægningerne ved beregningen af antallet af støjbelastede boliger i forskellige støjklasser. Forsøget med støjmålinger i begge retninger på 111 km statsvej har vist at der er en del udfordringer med at måle 21

22 5. Støjkortlægning langs 111 km statsvej 5. Støjkortlægning langs 111 km statsvej Danmark skal ifølge et EU s direktiv om ekstern støj [25] foretage en kortlægning af støjbelastede boliger hvert 5. år. Når denne kortlægning udføres, er det i Danmark anvendte udgangsstøjniveau fra vejene normalt en otte år gammel AB 11t belægning, hvilket er referencebelægningen i Nord2000 beregningsmodellen [14]. Denne belægning anvendes som et udtryk for støjen for den gennemsnitlige danske vejbelægning. Dette kan afvige betydeligt fra faktiske belægninger og dermed støjniveauer på vejene i et givent år. I kapitel 4 viste støjmålinger, at for en vejstrækning med forskellige belægninger med forskellig alder var forskellen mellem belægningernes støj op til 5 db. I forbindelse med vej og byplanlægning er disse gennemsnitsbetragtninger meget velegnede da de udtrykker det gennemsnitlige støjniveau over tid. Men støjen fra en specifik vejbelægning i et givent år kan afvige fra dette gennemsnitlige støjniveau (se evt. yderligere om Nord2000 og belægninger i afsnit 7.1). I kapitel 8 er beskrevet, hvordan man som koncept vil kunne foretage en støjkortlægning, hvor CPX-målinger fra vejene bliver anvendt som input til kortlægningen. I dette kapitel illustrerer to eksempler fra de 111 km vej i kapitel 4, hvilken effekt korrektionen af støjen, i forhold til de faktisk forekomne belægninger på vejene kan have på kortlægningen af de støjbelastede boliger. I dette projekt er støjbelastningen ved boligerne i støjkortlægningen blevet tilknyttet den mest betydende støjkilde (vejstrækning med et højeste støjniveau) samt opdelt i 100 m vejstrækninger, hvorved det anskueliggøres, hvilke boliger der er belastet fra hvilke vejstrækninger. For hver 100 m vejstrækning er antallet af støjbelastede boliger på begge vejsider opgjort i én db intervaller, startende fra 58 db. Denne tilknytning er beskrevet yderligere i afsnit 8.2. Fordelingen af boliger i de forskellige støjklasser er vist i figur 5.1, hvor både den samlede nationale kortlægning, landevejene (her defineret som statsvejene dog undtaget motorvejene) i den nationale støjkortlægning, samt kortlægningen af de 111 km vej vises. Af fordelingen ses, Frekvens 25% 20% 15% 10% National støjkortlægning National kortlægning, landeveje Kortlægning 111 km 5% 0% >75 Lden interval [db] Figur 5.1: Histogram over fordelingen af boliger i forskellige støjklasseintervaller for den samlede nationale støjkortlægning, landevejene i den nationale støjkortlægning, kortlægningen der indeholder de 111 km vej beskrevet i kapitel 4. 22

23 5. Støjkortlægning langs 111 km statsvej Frekvens 50% 45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% Lden interval [db] Kortlægning 111 km Vej nr. 108 Figur 5.2: Histogram over fordelingen af boliger i forskellige støjklasseintervaller for de 111 km vej, samt for en 1900 m lang strækning på vej nr. 108 før korrektion i forhold til målte støjniveauer >75 at der i forhold til den nationale støjkortlægning er relativt flere boliger i støjklasserne db, og færre over 66 db ved de 111 km vej. Der er derved en stor andel af boliger ved de 111 km, som ikke bliver anset for støjbelastede hvis kortlægningen bliver korrigeret ned med nogle få db. Støjbelastningen kan også beskrives ved ét tal; Støjbelastningstallet (SBT) [23], som er detaljeret beskrevet i afsnit 8.2. SBT beregnes ved at vægte hver bolig med en faktor som stiger eksponentielt med støjniveauet, hvorefter SBT for hver bolig i et område summeres til et tal, der beskriver den samlede støjbelastning i et givent område eller langs en given vejstrækning. Boliger under 58 db indgår ikke i beregningen af SBT. I de følgende to eksempler vil SBT blive anvendt Eksempler fra udvalgte veje Som eksempler på hvad en korrektion af støjkortlægningen i forhold til de faktisk målte CPX-støjniveauer vil betyde, er to strækninger udvalgt. På hele strækningen er der samme type belægning, hvorfor hele strækningen kan korrigeres på samme måde. Vej nr. 108 ved Hillerød På den 1900 m lange strækning af vej 108 ved Hillerød, viser støjkortlægningen, at der er 60 støjbelastede boliger på 58 db eller derover. Fordelingen af boligerne i støjklasserne for den pågældende strækning, er vist i figur 5.2 sammen med den samlede fordeling for de 111 km vej. På den pågældende vejbelægning, er der kun én type belægning, en ét år gammel SMA 8/11. Det gennemsnitlige målte støjniveau på strækningen med CPXtraileren er 97,6 db. Omregnet til SPB-niveau ved brug af CPX-og SPB-sammenhængen som angivet i vejreglen vedrørende SRS systemet [2]: SPB CPX = 0,921*CPX korr -13,68 (1) bliver SPB-niveauet 76,2 db. Referenceniveauet fra Nord2000 for personbiler, som bliver anvendt i støjkortlægningen er 78,9 db, hvorved at det faktiske støjniveau fra vejen i 2013, det år målingen blev udført, er 2,7 db lavere end niveauet anvendt til støjkortlægningen. På Figur 5.2 ses at en del af de støjbelastede boliger ligger i intervallet fra db. Da det faktiske støjniveau i 2013 er 2,7 db lavere end Nord2000 niveauet, vil disse boliger ikke indgå i beregningen af støjbelastningstallet, hvis niveauerne korrigeres. Figur 5.3 viser, hvordan at de enkelte boligklasser fra figur 5.2 bidrager til støjbelastningstallet før- og efter en korrektion af støjniveauet til situationen i På figuren ses, hvordan at boligerne forskydes mod et lavere støjniveau, hvorved at nogen af boligerne udgår af beregningen, samt at boliger tæller mindre i beregningen af støjbelastningstallet. På figuren 23

24 5. Støjkortlægning langs 111 km statsvej 2,5 2,0 SBT Før: SBT = 6,5 Efter: SBT = 2,1 1,5 1,0 0,5 0, Lden [db] Figur 5.3: Bidraget til Støjbelastningstallet fra boligerne for en 1900 m lang strækningen på vej nr. 108 i de forskellige støjklasser før- og efter korrektion for faktisk målt støjniveau i % 20% Kortlægning 111 km Vej nr. 136 Frekvens 15% 10% 5% 0% Lden interval [db] Figur 5.4: Histogram over fordelingen af boliger i forskellige støjklasseintervaller for de 111 km vej, samt for en 700 m lang strækning på vej nr. 136 før korrektion i forhold til målte støjniveauer >75 24

25 5. Støjkortlægning langs 111 km statsvej ses ligeledes at SBT for strækningen ved den nationale støjkortlægning er 6,5, hvorimod at SBT efter en korrektion til den specifikke 2013 situation er reduceret til 2,1. Vej nr. 136 ved Roskilde På en 700 m lang strækning af vej 136, viser støjkortlægningen at der er 135 støjbelastede boliger. Fordelingen af boligerne i støjklasserne for den pågældende strækning, er vist i figur 5.4 sammen med den samlede fordeling for de 111 km vej. På den pågældende vejstrækning, er der kun én type belægning, en ét år gammel SMA 11. Det gennemsnitlige målte støjniveau på strækningen med CPX-traileren er 96,5 db. Omregnet til SPB-niveau ved hjælp af CPX-og SPB-relationen fra vejreglen omkring SRS systemet (formel 1), bliver SPB-niveauet 75,2 db. Referenceniveauet fra Nord2000, som bliver anvendt i støjkortlægningen er 78,9 db, hvorved at det faktiske støjniveau fra vejen i år 2013 i dette specifikke tilfælde er 3,7 db lavere end niveauet anvendt til støjkortlægningen. På figur 5.4 ses der at der for denne strækning af vej 136 er væsentlig større andel af boliger i intervallet db, samt db end samlet på de 111 km vej. Øvelsen med at korrigere støjkortlægningen til det faktiske støjniveau fra vejen i 2013 er illustreret i figur 5.5. På figuren ses, at de store andele af boligerne i intervallet db bliver betydeligt reduceret ved korrektionen, hvorved at disse ikke bidrager meget til støjbelastningstallet. Ligeledes ses, at bidraget fra boligerne i intervallet db inden korrektionen, bidrager relativt mere til støjbelastningstallet efter korrektionen. På figuren ses, at SBT falder fra 20 til 7,2 ved reduktionen. De ovennævnte to eksempler viser, hvordan en korrektion af støjkortlægningen til den faktiske støj i et givent år betyder, at støjbelastningstallet i disse eksempler bliver reduceret fordi der ligger meget nye belægninger på strækningerne. I andre tilfælde vil belægningen være mere støjende end Nord2000 referencen, hvorved at støjbelastningstallet stiger. Som eksemplerne også viser, bidrager få boliger der er meget støjbelastede markant til det samlede støjbelastningstal. I kapitel 7 og 8 beskrives, hvordan at CPX-målinger kan anvendes til at korrigere støjkortmålinger, hvor der samtidig tages højde for belægningernes akustiske aldring. 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 SBT Før: SBT = 20 Efter: SBT = 7, Lden [db] Figur 5.5: Bidraget til Støjbelastningstallet fra boligerne for en 700 m lang strækningen på vej nr. 136 i de forskellige støjklasser før- og efter korrektion for faktisk målt støjniveau i

26 6. Undersøgelse af støj fra belægninger med slid og skade 6. Undersøgelse af støj fra belægninger med slid og skader Som baggrund for at integrere støj i PM-Systemer er der et behov for at undersøge, hvordan støjemissionen kan karakteriseres fra veje med synlige skader og slid. Dette kapitel vil omhandle en sådan undersøgelse, hvor udvælgelsen af strækninger samt målinger og resultater vil blive beskrevet. Endelig vil der være en diskussion af dækvejbanestøjen i forhold til skadestyper på de udvalgte strækninger. 6.1 Målemetode For at undersøge de slidte belægningers længdeprofil blev støjmålingerne udført med Vejdirektoratets støjtrailer decibella. Ved denne type målinger er det muligt både at vurdere støjen langs den målte strækning og som et gennemsnit over strækningen. Målingerne er udført efter metoden beskrevet i Vejreglen om SRS-systemet [2], der indeholder yderligere specifikation af survey-metoden, som er beskrevet i forslaget til den internationale standard ISO/CD [17] (CPX-metoden). Resultaterne er angivet ved referencefarten 80 km/t eller 50 km/t afhængig af hvilken hastighed der er målt ved, og resultaterne er korrigeret til 20º C. Målingerne blev udført ved de hastigheder der var muligt. Målingerne på Kommunevejene blev udført ved 50 km/h eller 80 Km/t. Målingerne på statsvejene er udført ved 80 km/t. På strækninger med hastighedsbegrænsning under 80 km/t er der målt ved 50 km/t. Der blev foretaget én gennemkørsel for hver strækning, med en tilstræbt konstant fart og med fartpilot. Måleresultaterne er analyseret ved referencefarten. Ved analyserne blev støjniveauet fastlagt for hvert segment à 20 m af strækningen. Det er Vejdirektoratets praksis at udelade måleresultater fra dele af et segment, når der er kortvarige forstyrrelser for eksempel fra støjende køretøjer, belægningsreparationer, afmærkninger, brofuger eller lignende. Ved analyserne af disse strækninger blev belægningsreparationer ikke udeladt. Disse er en del af det slid og de skader der ønskes undersøgt. Resultater fra segmenter, hvor mindre end 10 m er uforstyrret, medtages ikke i analysen. For hvert segment blev måleresultaterne korrigeret fra den aktuelle fart (v) til referencefarten (vref) ved addition af 30 log(vref/v) før bestemmelse af middelværdien for hele strækningen. Eksempler på de rå målinger og de analyserede støjniveauer for hvert segment af 20 meter kan ses i figur 6.1. På længdeprofilerne i figur 6.1 ses forskellen mellem den slidte strækning B og den nye SMA 8. For 20 m segmenterne varierer niveauet for strækning B langs længdeprofilet med en mindre amplitude end for SMA 8 strækningen. Strækning B varierer dog med en højere frekvens end SMA 8 eren. Strækning B har et jævnt grundniveau ved omtrent 99,3 db med enkelte udsving til højere bidrag. SMA 8 eren har ligeledes et jævnt grundniveau ved omtrent 97,2 db med enkelte udsving til lavere niveau. For profilerne, der ikke er midlet over 20 m, er variationen for strækning B mindre tydelig, der ses også kortvarige dyk i niveauet for det højre hjulspor. 6.2 Udvælgelse af slidte og skadede strækninger Der blev udvalgt et bredt udsnit af slidte veje lige fra meget små blinde kommuneveje der fører ind til nogle få gårde, over større kommuneveje, landeveje til motorveje. Udvælgelsen af veje er sket ud fra udtræk af vejman.dk, en besigtigelse samt de statsveje der skulle have skiftet slidlag på i løbet af De valgte veje repræsenterer bl.a. nogle meget slidte og lappede veje. Besigtigelsen blev udført på en række belægninger med høje skadespoint. På baggrund af besigtigelsen blev ti belægninger fundet egnet til CPX-måling ved 50 og/eller 80 km/t. Der blev udført målinger på fem af disse strækninger. Belægningstyperne på de udvalgte strækninger varierer mellem forskellige AB er, et par AB 11å er, nogle SMA 11, en del pulverasfalter og en enkelt finkornet eksperimentel belægning. De målte belægningers alder og evt. skadespoint kan ses i tabel 6.1. Strækninger der er navngivet med samme bogstav samt et tal, er samme vej med forskellig kørsels retning. Da det forekommer, at trafik volumen og type kan være forskellig i hver retning på samme strækning, kan det medføre forskelligt slid. Ved gamle belægninger med meget slid kan denne forskel være mere udtalt, derfor er der ikke blot beregnet et gennemsnit over de to kørsels retninger. Kommunerne bruger på nuværende tidspunkt skadespoints ved vurderingen af om en belægning er i god (0-2), acceptabel (2-4), kritisk (4-6) eller uacceptabel (>9) teknisk tilstand. Som det fremgår af tabel 6.1 er der tre af de målte strækninger som er i kritisk teknisk tilstand, fem der er acceptable og tre der er i god teknisk tilstand. For nogen af de udvalgte belægninger er der ikke angivet skadespoint. På statsvejnettet benyttes restlevetid til 26

27 6. Undersøgelse af støj fra belægninger med slid og skade 20 m segmenter for B 20 m segmenter for ny SMA8 L CPX,SRTT [db] 103 CPXtkorr Stationeringen [m] SMA8 venstre spor L cpx,srtt [db] CPX_korr Længde [m] SMA8 højre spor SMA 8 venstre spor SMA 8 højre spor L CPX,SRTT [db] L cpx,srtt [db] Længde [m] Længde [m] Venstre hjulspor B Højre hjulspor B L CPX,SRTT [db] B venstre spor L CPX,SRTT [db] B højre hjulspor Længde [m] Længde [m] Figur 6.1: Øverst til venstre ses resultaterne over længdeprofilet med stationeringerne på vejnettet på 1.akse og lydtryksniveauerne, LCPX,SRTT, målt på strækning B (se tabel 6.1) på 2. aksen. Øverst til højre ses resultaterne over længdeprofilet for en ny SMA 8. Midterst til venstre og højre se længdeprofilerne af de målte lydtryk for henholdsvis venstre og højre hjulspor fra en måling på en ny SMA 8, med startpositionen som nulpunktet på 1. aksen. Nederst til venstre og højre ses længdeprofilet af de målte lydtryk for henholdsvis venstre og højre hjulspor ved måling af strækning B, med start positionen som nulpunkt på 1. aksen. 27

28 6. Undersøgelse af støj fra belægninger med slid og skade vurdering af om belægningerne skal udskiftes, som er et skøn udført i forbindelse med hovedeftersyn. Restlevetiden for strækningerne målt på statsvejnettet var 0 år. Målingerne af strækningerne O X i tabel 6.1 er udført ved SPB-metoden [15], som er en statistisk-forbikørsels-måling. Der måles L Amax og hastighed på 100 personbiler, hvorefter L veh bestemmes ved regressionsanalyse. SPB-målingerne giver udelukkende en værdi Strækning Hastighed [km/t] Alder [år] Skadespoint A B C C D D E E F F G G H ,2 H ,2 I ,2 I ,2 J ,95 J ,95 K * 1,49 K * 1,49 L 80 35* 1,49 M ,41 N ,47 O P Q R S T U V W X Tabel 6.1: Oversigt over de målte strækninger, reference hastigheder for CPX-målingerne, belægningernes alder og eventuelt skadespoints. Strækningerne O X er målt vha. SPB-metoden. *Udlægningsåret har det ikke være muligt at finde, derfor er der opgivet en alder der er markant højere end de øvrige belægninger. for emissionen af støj i et punkt og ikke langs den fulde strækning. SPB-værdierne kan omregnes til CPX-værdier ved formel 2 [2] CPX= (SPB-13,68) (2) 0,921 hvor CPX er den værdien, der kan forventes på den 20 meters strækning, hvorudfra SPB-målepositionen befinder sig, ved en CPX-måling. SPB-målingerne på strækning O X i tabel 6.1 blev udført i Resultater De målte CPX-støjniveauer blev normeret til referencetemperaturen 20 C som angivet i [2], med temperaturkoefficienten -0,03 db/ C. CPXkorr værdien blev fastlagt ud fra formlen CPXkorr = CPXP1 + K, med K = 0,1 db når der måles ved 80 km/t og K=0 når der måles ved 50 km/t som den i 2013 blev fastlagt for decibella i henhold til SRS systemet [2]. I det følgende bliver resultaterne af målingerne på de slidte veje præsenteret som CPXkoor og frekvensspektrene. Resultaterne fra slidte veje ved 50 km/t For belægningerne K1, K2 og L er der i vejman.dk ikke opgivet udlægnings år, derfor har strækningerne blevet tildelt alderen 35 år, hvilket er over de øvrige strækningers, således at de let kan udpeges på figur 6.2 og 6.5, som er oversigter over støjniveauerne for de slidte belægninger i forhold til deres alder. Der er op til 5 db forskel i støjniveauerne på disse slidte belægninger. C1, C2, S, T, U og V er de eneste af strækningerne, der har et højere støjniveau end Nord2000 referencen (otte år gammel AB 11t) ved 50 km/t. Det på trods af, at strækningerne for de fleste vedkomne er væsentligt ældre end otte år. Af Figur 6.2 ses det yderligere at belægninger af samme alder, kan have stor variation i støjniveau, eksempelvis er der 2,7 db til forskel mellem R og S som begge er 20 år gamle. Desuden kan samme vej slides mere i en retning end den anden. Dette ses ved E1 og E2, hvor forskellen på støjniveauerne er 1,7 db. På frekvensspektrene i figur 6.4 ses det, at alle de slidte belægninger målt ved 50 km/t har tilnærmelsesvist sammenfaldne frekvensspektre. Frekvensområdet mellem 800 Hz og 1600 Hz varierer niveauet dog med omtrent 5 db. I dette frekvensområde bidrager hovedsagligt vibrationer i dækket forårsaget af belægningens tekstur til støj emissionen. Det kan antages at slidte belægninger varierer i overflade tekstur. Strækningerne H1 og H2 er lidt anderledes i spektret, men dette er også de yngste belægninger, med skades point der betragtes som acceptabel. Strækning E2 må antages at have mere jævn tekstur end de øvrige belægninger, da den er markant mere støjsvag i frekvensområdet op til 1000 Hz. Dette kan være grundet mindre slid 28

29 6. Undersøgelse af støj fra belægninger med slid og skade Slidte veje 50 km/t 94,0 93,0 CPX_koor [db] 92,0 91,0 90,0 89,0 88, Alder [år] C1 C2 E1 E2 H1 H2 J1 J2 K1 K2 M N O P Q R S T U V W X Nord2000 Figur 6.2: CPX-støjniveauer målt på slidte veje med hastigheden på 50 km/t i forhold til alder. Samt Nord2000 niveauet for en otte år gammel AB11t. O X er beregnede CPX-niveauer ud fra SPB- niveauer vha. ligning (1). 93 Skadespoint 50 km/t 92,5 92 CPX_koor [db] 91, , , , Skadespoint H1 H2 J1 J2 K1 K2 M N Figur 6.3: CPX-støjniveauer i forhold til at skadespoint på belægninger målt ved hastigheden 50 km/t. 29

30 6. Undersøgelse af støj fra belægninger med slid og skade 90 Spektre 50 km/t CPX_koor [db] Frekvens [Hz] C1 C2 E1 E2 H1 H2 J1 J2 K1 K2 M N Figur 6.4: Frekvensspektre for CPX-målingerne målt ved 50 km/t. eller en bedre komprimering end E1, som er den samme belægning blot det andet spor. Resultaterne for slidte veje ved 80 km/t Ud fra figur 6.5 ses CPX-niveauerne målt ved 80 km/t i forhold til strækningernes alder. For strækning L kendes den egentlige alder ikke. Strækningen har fået tildelt alderen 35 år, for at bedre at kunne skelne mellem den og de øvrige strækninger, der alle er yngre. Der er op til 5 db forskel i støjniveauerne på disse slidte belægninger. Ved 80 km/t er der flere af de målte slidte veje der tangerer Nord2000 s reference værdi (otte år gammel AB 11t). Dog er der stadig en overvejende del af de målte strækninger, der har et mindre støjniveau end referencen, på trods at de ældre eller næsten alderssvarende med referencen. Kun A og D1 strækningerne er mere støjende. I figur 6.6 ses CPX-støjniveauerne i forhold til skadespoint. Det er kun få af strækningerne der er målt ved 80 km/t, hvor der er opgivet skadespoint. Umiddelbart er der ifølge figur 6.6 ikke en klar sammenhæng mellem visuel vurdering af belægningernes tilstand (skadespoint) og støjniveau. På frekvensspektrene i figur 6.7 ses det, at der er en forskel mellem de forskellige belægninger i frekvens området mellem 500 Hz og 1250 Hz. I dette frekvensområde er det den vibrations genererede støj der bidrager. Fire strækninger har et anderledes spektrum end de øvrige. Dette drejer sig blandt andet om F1 og F2 som har et lavere niveau end de øvrige strækninger under 1000 Hz. Hvilket antyder at disse strækninger er mere jævne end de øvrige. For frekvensområdet over 800 Hz er det strækningerne I1 og I2 der er mindst støjende, hvilket antyder at disse strækninger må være mere åbne, således at der ikke genereres så meget støj grundet luftpumpning. Strækningerne I1 og I2 er de yngste belægninger og samtidig en finkornet belægning, hvilket kan være udslagsgivende for det mindre støjniveau i det høje frekvensområde. 6.4 Konklusion på slidte og skadede belægninger Ud fra det foreliggende datagrundlag, kan det konkluderes, at skadespointes ikke umiddelbart kan bruges som pejlemærke for, hvornår en belægning støjer mest. Der er ikke for de udvalgte slidte og skadede belægninger umiddelbart et frekvensområde der ændre sig drastisk i forbindelse med aldring af og skader på belægningerne. Den største varians i spektrene mellem de forskellige strækninger sker i frekvensintervallet 800 Hz og 1600 Hz, hvilket skyldes vibrationsgenereret støj. Denne undersøgelse indikerer, at det ikke specielt er visuelt synlige slid og skader, som forårsager forøgede støjniveauer. Det må således primært være andre forhold som ændringer i belægningernes overflade tekstur, der er årsagen til forøgede støjniveauer. I kapitel 7 præsenteres en række lange måleserier for støjens udvikling over tid fra forskellige belægninger. 30

31 6. Undersøgelse af støj fra belægninger med slid og skade Slidte veje 80 km/t Nord2000 ref. CPX_koor [db] Alder [år] A B D1 D2 F1 F2 G1 G2 I1 I2 L Nord2000 Figur 6.5: CPX-støjniveauer målt på slidte veje med hastigheden på 80 km/t i forhold til alder. Samt Nord2000 niveauet for en otte år gammel AB11t. 99 Skadespoint 80 km/t 98,5 CPX_koor [db] 98 97, , ,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 Skadespoint I1 I2 L Figur 6.6: CPX-støjniveauer i forhold til at skadespoint på belægninger målt ved hastigheden 80 km/t. 31

32 6. Undersøgelse af støj fra belægninger med slid og skade Spektre 80 km/t CPX_koor [db] Frekvens [Hz] A B D1 D2 F1 F2 G1 G2 I1 I2 L Figur 6.7: Frekvensspektre for CPX-målingerne målt ved 80 km/t. 32

33 7. Udvikling af akustiske aldringsmodeller og støjniveauer 7. Udvikling af akustiske aldringsmodeller og støjniveauer Støjemissionen fra en given vejbelægning er ikke konstant over tid idet støjen stiger efterhånden som belægningen bliver ældre. Denne stigning forekommer i hele belægningens levetid og ikke først når belægningen er meget gammel og slidt med tydelige skader som stentab, revnedannelse, svedning og slaghuller mv. (se figur 7.1 og 7.2). I kapitel 6 præsenteres nye støjmåleresultater for meget slidte vejbelægninger med skader. Dæk-vejbane støjen er bestemt at belægningsoverfladens tekstur, hvor forhold som overfladens makrotekstur og åbenhed (indbygget hulrum) er af stor betydning. En vejbelægning udsættes løbende for slid fra trafikken og belægningen påvirkes desuden af vejrmæssige forhold som sol, ultraviolet stråling, vand og frost mv. Desuden udsættes belægninger i vinterperioden for rydning af sne og is ved anvendelse af salt, grus, fejemaskiner eller sneplove. Endelig foretages der i nogle tilfælde vedligeholdelses aktiviteter så som bitumen forsegling, som også kan have en betydning. Disse forhold må forventes over tid påvirke belægningsoverfladens tekstur på en måde, således at støjen løbende stiger lidt. Der er dog endnu ikke udviklet præcis viden om, hvordan disse forhold forårsager forandringer i vejbelægningers overfladestruktur, som kan have betydning for dæk-vejbane støjen. Belægningers påvirkning af slid fra trafikken må korrelere med trafikmængden, hvor mængden af tunge køretøjer kan tænkes at have en særlig stor indflydelse. Belægningers påvirkning af vejrmæssige forhold samt vintervedligeholdelse må korrelere med belægningens alder. Udviklingen af støjen for en given belægning må således forventes at afhænge både af belægningens alder samt af trafikmængden. Vejdirektoratet gennemførte i 2009 en undersøgelse af disse forhold på baggrund af 16 lange måleserier af støj fra forskellige belægningstyper på hovedlandeveje i Californien og i Danmark [10]. I undersøgelsen indgik tæt asfaltbeton, støjreducerende tyndlags belægninger samt drænasfalt. Resultaterne fra dette projekt indikerede for de valgte belægninger, at i forhold til støjens udvikling over tid, tæller belægningens alder 25 % og trafikmængden 75 % Udgangsniveauer i beregningsmodellen Nord2000 Beregningsmodellen Nord2000 [13, 14] anvendes som tidligere nævnt i Danmark til beregninger af støj fra vejtrafik bl.a. i forbindelse med udarbejdelse af støjkort for statsvejnettet (se evt. kapitel 5). Vejbelægnings- Figur 7.1: Belægning med svedning til venstre. Til højre belægning med stentab. Ved pilen mangler en sten. 33

34 7. Udvikling af akustiske aldringsmodeller og støjniveauer Figur 7.2: Eksempler på forskellige former for revnedannelse. mæssigt tager beregningsmodellen udgangspunkt i en tæt asfaltbeton belægning med en maksimal stenstørrelse på 11 mm (AB 11t) som er otte år gammel og således omkring i midten af belægningens forventede levetid. Dette udgangsniveau kan derfor betragtes som et gennemsnitligt støjniveau over belægningens levetid. Støjniveauet vil være omkring to db lavere når belægningen er ny og måske omkring to db højere når belægningen er ved at være klar til udskiftning. I beregningsmodellen er ligeledes medtaget nogle generelle korrektioner for forskelligt belægningstyper, der typisk anvendes i Danmark (se tabel 7.1). De angivne støjniveauer svarer til værdier for personbiler målt med SPB-målemetoden [15], hvor der anvendes en mikrofon i vejsiden. Der er generelt en god korrelation mellem SPBvejside støj målinger og CPX-målinger udført med Vejdirektoratets støjtrailer decibella [2]. Denne korrelation kan beskrives ved formel 2 (se evt. afsnit 5.1). I tabel 7.2 er disse værdier omsat til støjniveauer målt med CPX-trailer metoden, som bl.a. blev anvendt ved støjmålingerne på det 111 km lange vejnet, der blev præsenteret i kapitel 4 samt ved målingerne på skadede belægninger som blev præsenteret i kapitel 6. For vejstrækninger, hvor der ikke foreligger CPX-støjmålinger, kan der ved vurderingen af belægningernes betydning for støjen og støjbelastningen på vejens naboer tages udgangspunkt i de støjniveauer som fremgår af tabel 7.2. Oplysning om belægningstype og alder vil normalt kunne findes i vejman.dk s registre. Støjniveauerne i tabel 7.2 vil dog skulle korrigeres i forhold til belægningens alder. I de følgende afsnit præsenteres forskellige undersøgelser af, hvordan støjen udvikler sig over tid. Nord2000 er udviklet for en række år siden. Da den blev udviklet var den bedste vurdering at støjen som gennemsnit steg omkring 0,25 db/år, for de belægningstyper som normalt anvendes i Danmark [14] Dansk Californisk undersøgelse I 2009 gennemførte Vejdirektoratet, som allerede omtalt, Belægnings type 50 km/t [db] 80 km/t [db] SMA 11 72,4 79,2 AB 11t 71,8 78,6 SMA 8 standard 71,7 78,5 Støjreducerende SRS 70,0 76,8 Belægnings type 50 km/t [db] 80 km/t [db] SMA 11 93,3 100,8 AB 11t 92,7 100,2 SMA 8 standard 92,6 100,1 Støjreducerende SRS 90,9 98,4 Tabel 7.1: SPB-udgangsniveauer i db for forskellige belægningstyper i Nord2000 beregningsmodellen ved hastigheder på 50 og 80 km/t [14]. De angivne støjniveauer svarer til værdier for personbiler målt med SPB-målemetoden og korrigeret til 20º C når belægningerne er omkring otte år gamle. Tabel 7.2: CPX-udgangsniveauer for forskellige belægningstyper i Nord2000 ved hastigheder på 50 og 80 km/t, beregnet med brug af formel 2 på baggrund af tabel 7.1. De angivne støjniveauer svarer til værdier målt med CPX-målemetoden og korrigeret til 20º C når belægningerne er omkring otte år gamle. 34

35 7. Udvikling af akustiske aldringsmodeller og støjniveauer Belægningstype Personbiler [db/år] Flerakslede tunge køretøjer [db/år] Gennemsnit af personbiler og tunge køretøjer [db/år] Gennemsnit af alle belægninger 0,58 0,27 0,43 Tæt asfaltbeton (AB t) 0,40 0,23 0,32 Åben asfalt beton (AB å) 0,41 0,12 0,27 Tynde åbne belægninger 0,84 0,44 0,64 Drænasfalt 0,53 0,22 0,38 Tabel 7.3: Forøgelsen af gennemsnitsstøj for personbiler of flerakslede tunge køretøjer for fire typer belægninger. Resultater fra Dansk-Californisk projekt [10]. sammen med Universitetet i Davis i Californien en undersøgelse af belægningsalderens betydning for udviklingen af støjen over tid [10]. I undersøgelsen blev der medtaget 16 forskellige belægninger, som alle var udlagt på motorveje og hovedlandeveje med skiltede hastigheder på 80 til 110 km/t. Der var på disse strækninger foretaget årlige støjmålinger over perioder på 5 til 10 år. Resultaterne viste, at der generelt er en forholdsvis stor variation i støjens udvikling over tid for de enkelte belægninger som indgik i undersøgelsen. For personbiler (se tabel 7.3) var den gennemsnitlige årlige stigning af støjen for alle belægningstyperne 0,58 db. Tæt asfaltbeton havde den mindste årlige stigning på 0,40 db og tynde åbne belægninger den største stigning på 0,84 db. Den årlige stigning for flerakslede tunge køretøjer var omkring halvt så stor. De tunge køretøjer kan i nogle tilfælde bidrage med op til omkring 50 % af lydenergien fra en vejstrækning. På den baggrund kunne den gennemsnitlige årlige stigning for de to køretøjs kategorier give et groft billede af den samlede årlige stigning af støjen. Disse resultater er ligeledes vist i tabel 7.3. Hovedkonklusionerne var følgende [10]: Støjniveauet på asfaltbelægninger stiger normalt med tiden Forøgelserne stiger kontinuerligt og inden betydelig belægningsnedbrydning med stentab og revner osv. begynder Der er undtagelser, hvor støjniveauet er reduceret i løbet af det første år af en porøs belægnings levetid En lineær regression giver et godt beskrivelse af forholdet mellem belægningsalderen og støjen, både for personbiler og flerakslede køretøjer Den årlige støjforøgelse er generelt ca. to gange højere for personbiler end for tunge køretøjer Et første forsøg på at udvikle en model for at beskrive støjens udvikling over tid for belægninger på hovedlandeveje blev gennemført på baggrund af de ovenstående data og analyser [10]. Resultaterne fra projektet viste, at det forekom mest relevant at udvikle sådan en ældningsmodel ved at tage både den fysiske alder af en belægning samt trafikmængde i betragtning på en måde, hvor alderen blev vægtet 25 % og trafikken 75 %. Modellen beregner stigningen i støj L aging (A), der skal adderes til støjen, når belægninger er nye (ikke mere end et år gamle) som en funktion af alderen på belægningen og trafikmængden på af en given vej såvel som en funktion af belægningstypen. Modellen er således: L Aging (A) = (0,25 x L Age x A) + ((0,75 x L ÅDT x ÅDT x 365 x A) / (106 x N)) (3) Hvor: L Aging (A) er stigningen af støjen for en given belægningstype over et antal år (A) L Age er defineret i tabel 7.4 som alderskomponent af støjstigningen [db] L ÅDT er defineret i tabel 7.4 som trafikkomponent af støjstigning [db] A er den fysiske alder af belægningen i antal år ÅDT er gennemsnitlig daglig trafik (total i begge retninger) N er antal vognbaner (total i begge retninger) Denne model er primært udviklet for hovedveje med hastigheder fra 80 km/t og derover. Dette er en første version af en model, der vil kunne videreudvikles og forbedres bl.a. ved inddragelse af flere og længere måleserier som bl.a. kan kvalificere belægningskonstanterne i tabel 7.4 samt om vægtningen af alder og trafikmængde netop skal være 25 og 75 %. 7.2 Analyse af Europæiske data SUPSIL-projektet var et samarbejde mellem det danske og det hollandske vejdirektorat [9]. Der er som en vigtig del af projektet blevet indsamlet data for målte støjniveauer på forsøgsstrækninger i fem lande i Europa. Støjen er enten målt med CPX-trailer metoden eller i vejsiden med SPB-metoden [15]. Desuden er der foretaget CPX-støjmålinger på 1500 km motorvej i Holland og der er ligeledes fremskaffet oplysninger om belægningstype og alder. På baggrund af disse data er der beregnet gennemsnitlige årlige stigninger af støjen for forskellige belægningstyper. Undersøgelsen er primært basseret på måleresultater for personbiler da der ikke findes mange lange måleserier for tung trafik. Resultaterne viste dog, 35

36 7. Udvikling af akustiske aldringsmodeller og støjniveauer at den årlige stigning af støjen for tunge køretøjer er omkring 1/3 af stigningen for personbiler. Der er en stor spredning i de målte støjniveauer for umiddelbart sammenlignelige situationer og belægninger. Der er foretaget en række analyser af både belægningernes alder samt trafikbelastningens betydning for støjens udvikling. Analyserne indikerede, at belægningernes alder er den mest betydende parameter. Resultaterne fra SUPSIL-projektet viser, at støjen stiger mere pr år for belægninger med lille maksimal stenstørrelse end for tilsvarende belægninger med større stenstørrelse. De gennemsnitlige hovedresultater for støjens årlige stigning for blandet trafik (personbiler og tunge køretøjer) Belægnings type Tæt asfaltbeton (AB t) Tyndlags belægning Et lag drænasfalt To lag drænasfalt Maximal sten størrelse [mm] Stigning af støj [db/år] Høj fart ( 80 km/t) Lav fart (50 60 km/t) 16 0,1-11 0,3 0,4 0,3 0,4 10 0,2-8 0,4 0,6 0,4 16 0,3-8 0, ,0 Tabel 7.5: Gennemsnitlig årlig stigning af støjen for blandet trafik (personbiler og tunge køretøjer) for forskellige vejbelægninger. Baseret på måleresultater fra fem forskellige lande i Europa [9]. for forskellige vejbelægninger fremgår af nedenstående tabel Danske målinger på tynde slidlag Vejdirektoratet har i 2010 gennemført en større undersøgelse af støjens udvikling på tæt asfaltbeton samt på en lang række støjreducerende tyndlags belægninger [11]. Undersøgelsen omfattede i alt 38 danske forsøgsstrækninger med tynde støjreducerende slidlag, som er fordelt på seks forskellige vejstrækninger. Disse støjreducerende tyndlags belægninger betegnes i [11] som henholdsvis første og anden generation af denne type belægninger. Anden generations belægningerne har generelt en mindre maksimal stenstørrelse og/eller et større indbygget hulrum. Tre af disse forsøgsstrækninger var bygader, hvor den skiltede hastighed er 50 eller 60 km/t. De resterende tre strækninger var hovedlandeveje eller motorveje med skiltede hastigheder på 90 eller 110 km/t. På hver strækning var der desuden udlagt en referencebelægning i form af en tæt asfaltbeton (AB 11t). Disse forsøgsstrækninger blev anlagt i perioden fra 2003 til Der er foretaget årlige støjmålinger med anvendelse af SPB-målemetoden [15]. Af praktiske grunde har det ikke været muligt at medtage tunge køretøjer ved målinger på de tre bygader, hvorfor denne køretøjs kategori kun er repræsenteret for de øvrige forsøgsstrækninger på hovedlandeveje og motorveje. Tabel 7.6 viser, som et eksempel den årlige stigning af støjen for tæt asfaltbeton (AB 11t). Der er nogen spredning på resultaterne for de enkelte strækninger. Det ses også her, at den årlige stigning for personbiler som gennemsnit er dobbelt så stor som stigningen for flerakslede tunge køretøjer. Forsøgsstrækning Skiltet hastighed [km/t] Personbiler [db/år] Gennemsnit [db/år] Flerakslede tunge køretøjer [db/år] Gennemsnit [db/år] Længde af måleserie [år] Kongelundsvej 60 0,28-7 Udbyhøjvej 50 0,38 0,29-6 Kastrupvej 50 0,21-3 Solrød M ,54 0,18 6 Herning I 90 0,51 0,45 0,03 0,20 4 Herning II 90 0,29 0,40 2 Gennemsnit alle 0,37 - Tabel 7.6: Gennemsnitlig årlig stigning af støjen for tæt asfaltbeton (AB 11t) for personbiler og tunge køretøjer [11]. 36

37 7. Udvikling af akustiske aldringsmodeller og støjniveauer Personbiler [db/år] Flerakslede tunge køretøjer [db/år] Gennemsnit af personbiler og tunge køretøjer [db/år] Belægningstype Bygade Landevej Bygade Landevej Bygade Landevej I. generation 0,45 0,61-0,26 II. generation 0,66 0,62-0,17 Gennemsnit 0,56 0,62-0,22 0,39 0,42 Tabel 7.7: Gennemsnitlig årlig stigning af støjen for første og anden generations støjreducerende tyndlagsbelægninger [11]. For flerakslede tunge køretøjer er det ved beregning af gennemsnit for begge køretøjskategorier, antaget at stigningen er den samme på bygader som på landeveje. Tabel 7.7 sammenfatter resultaterne for de støjreducerende tyndlagsbelægninger. Den årlige stigning for personbiler er omkring tre gange så stor som stigningen for flerakslede tunge køretøjer. Stigningen for de støjreducerende tyndlagsbelægninger er større end stigningen for den tætte asfaltbeton (AB 11t) (se tabel 7.6). Der er derimod ikke den store forskel på den årlige stigning for første og anden generation af de støjreducerende tyndlagsbelægninger. 7.4 Hvilken funktion beskriver udviklingsforløbet I de foregående undersøgelser af støjens udvikling over tid, er der taget udgangspunkt i at udviklingen følger et lineært forløb. Vejdirektoratet har i [16] undersøgt om andre funktioner bedre kan beskrive støjens udvikling. For at belyse dette, er der anvendt data fra Kongelundsvej og M10 over tidsperioder henholdsvis 10 og 8 år. Figur 7.3 og 7.4 viser udviklingen i det målte støjniveau for belægningerne på de to forsøgsstrækninger. 7.5 Forslag til akustiske aldrings modeller Som udgangspunkt er forslaget, at der i dette projekt om integration af støj i vejman.dk vælges en forholdsvis simpel og robust model til at bekrive støjens udvikling over tid. En model, der basseres på data, som i de fleste 76 Kongelundsvej SPB Personbiler 60 km/t 74 Lveh [db] AB11t TB6k SMA 6+ AB8t 68 AB6å Figur 7.3: Målte SPB-støjniveauer på Kongelundsvej ved en hastighed på 60 km/t [16]. Alder [år] 37

38 7. Udvikling af akustiske aldringsmodeller og støjniveauer 86 Målt - M10 SPB Personbiler 110 km/t 84 Lveh [db] AB 11t TB 8k SMA 8 SMA SMA 8+ AB 8å Alder [år] Figur 7.4: Målte SPB-støjniveauer på M10 ved en hastighed på 110 km/t [16]. 76 Kongelundsvej SPB Personbiler 60 km/t 75 Lveh [db] AB11t Eksponentiel Lineær Logaritmisk Alder [år] Figur 7.5: Støjens udvikling for AB 11t på Kongelundsvej beskrevet med lineær, logaritmisk og eksponentiel regressionsanalyse. Belægnings type Nord2000 alder 8 år [db] Gennemsnitlig årlig stigning [db/år] Nord2000 alder 0 år [db] Hastighed 50 km/t 80 km/t 50 km/t 80 km/t SMA 11 93,3 100,8 0,32 90,7 98,2 AB 11t 92,7 100,2 0,32 90,1 97,6 SMA 8 standard 92,6 100,1 0,32 90,0 97,5 Støjreducerende SRS 90,9 98,4 0,47 87,1 94,6 Tabel 7.9: Nord2000 CPX-udgangsniveauer i år 8 omregnet til år 0 ved anvendelse af gennemsnitlig årlig stigning for blandet trafik. 38

39 7. Udvikling af akustiske aldringsmodeller og støjniveauer tilfælde må forventes at være tilgængelige. Der skal træffes en del beslutninger i processen med at vælge en operationel model: 1. Undersøgelsen i afsnit 7.2 viste en model for støjens udvikling, som både afhang af belægningens alder samt at trafikken. For at gøre modellen simpel og operationel vælges blot at anvende belægningens alder som variabel parameter 2. Der skal vælges den funktion for støjens udvikling som skal anvendes. Det mest simple vil være at anvende en lineær model. Dette giver ifølge afsnit 7.5 giver en god beskrivelse af støjens udvikling, hvorfor den lineære model vælges 3. Ifølge resultaterne fra det foregående (afsnit 7.2 og 7.4) afhænger støjens udvikling af hvilken køretøjstype der betragtes. Generelt er støjens udvikling over tid for personbiler to til tre gange så høj som for de tunge køretøjer. Det er den blandede trafik på vejene, der er årsag til støjbelastningen på boligerne i vejenes omgivelser. På mange veje kommer op til omkring halvdelen af lydenergien fra de tunge køretøjer og den anden halvdel fra personbiler. Det forekommer derfor rimeligt at vælge en model, der repræsenterer et gennemsmit af den årlige stigning af støjen for de to køretøjskategorier 4. Nogle af de foregående undersøgelser (afsnit 7.3 og 7.4) har vist, at støjen forøges mere på veje med hastigheder ved 80 km/t i forhold til strækninger med 50 km/t som skiltet hastighed. Forskellen er dog ikke markant stor. Det vælges derfor at anvende et gennemsnit af støjens udvikling for disse to hastigheder, således at modellen ikke bliver hastigheds afhængig På baggrund af ovenstående fire punkter kan modellen udtrykkes som følgende: Støjniveau ved alder A = Støj i år 0 + A x årlig stigning af støj for blandet trafik (4) I tabel 7.8 sammenfattes resultaterne for de tidligere omtalte undersøgelser, idet der fokuseres på den årlige stigning af støjen for forskellige belægningstyper for blandet trafik. Da drænasfalt ikke for tiden anvendes særligt meget i Danmark, er denne belægningstype ikke medtaget. Stigningen beregnes som gennemsnittet af stigningen for personbiler samt tunge køretøjer. Det kan ses, at for de enkelte belægningstyper er der ikke den store forskel på den årlige stigning af støjen ved samme hastigheds niveau i de tre undersøgelser. Yderst til højre er den gennemsnitlige årlige stigning beregnet for de tre undersøgelser og de to hastigheds niveauer. Disse værdier anvendes til opstilling af en model for støjens udvikling over tid for forskellige belægnings typer. Som det fremgik af kapitel 4 vil CPX-støjmålinger på vejnettet blive foretaget ved 50 eller 80 km/t. Der er derfor behov for modeller til beskrivelse af støjens udvikling for begge disse hastigheder. I tabel 7.2 findes udgangsværdier for forskellige belægningstyper i Nord2000 ved hastigheder på 50 og 80 km/t når belægningerne er otte år gamle. I nedenstående Tabel 7.9 er disse værdier omregnet svarende til at belægningerne er 0 år gamle ved brug af de gennemsnitlige årlige stigninger for blandet trafik i tabel 7.8. Der findes ikke i dag lange måleserier for støjens udvikling for standard SMA belægninger. Derfor anvendes samme stigning som for AB 11t for disse SMA belægningerne med en tæt overflade struktur. Med de i dag tilgængelige data for støjen i beregningsmodellen NORD2000 [14] fra forskellige belægnings typer, er der mulighed for at skelne mellem belægninger med en tættere overflade struktur som standard SMA 11, standard SMA 8 og AB 11t samt de støjreducerende tynde belægninger, som er de såkaldte SRS - belægninger [2]. Det vil derfor være nødvendigt at opdele de belægningstyper, som anvendes i vejman.dk s registre i disse fire belægningstyper. Det skal anbefales i tvivlstilfælde at anvende kategorien AB 11t ved vurderinger og beregninger af støjen. I de fleste tilfælde vil denne procedure sikre en rimelig bestemmelse af belægningernes støjniveau. Der er dog to mere støjende belægnings typer, nemlig asfaltbeton med nedtromlede skærver (ABS) samt overfladebelægninger (OB) som typisk vil være 2 til 3 db mere støjende end AB 11t. Disse belægninger er ikke medtaget i Nord2000. ABS blev meget anvendt på motorveje i 1970 erne, men anvendes ikke mere, hvorfor der nu kun er få ældre strækninger med denne belægningstype tilbage. Der findes i 2014 omkring 50 km statsvej med ABS belægninger og det kan forventes, at disse bliver udskiftet med andre typer i løbet af en kortere årrække. Overfladebehandling anvendes normalt ikke på statsvejnettet men anvendes på nogle kommunale veje. Der findes dog i 2014 omkring 150 km statsvej med OB belægning, men disse bliver løbende udskiftet med andre typer. For statsvejnettet vil det derfor ikke være noget betydende problem at disse to belægningstyper 39

40 7. Udvikling af akustiske aldringsmodeller og støjniveauer ikke behandles specielt. For kommuneveje burde der dog medtages en kategori for OB, hvor støjen som udgangspunkt ligger 2 db over Nord2000 niveauet for SMA 11 [18]. Der er ingen aktuel viden om støjens udvikling på OB belægninger, men det kunne foreslås at anvende 0,32 db/år som den årlige stigning. På baggrund af ovenstående, kan der opstilles følgende modeller for beregning af støjen udtrykt som CPX-niveauer for belægninger med forskellig alder (benævnt A ): SMA 11 belægninger 50 km/t CPX SMA11,50 (A) = 90,7 + 0,32 x A [db] (5) 80 km/t CPX SMA11,80 (A) = 98,2 + 0,32 x A [db] (6) SMA 8 belægninger 50 km/t CPX SMA8,50 (A) = 90,0 + 0,32 x A [db] (7) 80 km/t CPX SMA8,80 (A) = 97,5 + 0,32 x A [db] (8) AB 11t belægninger 50 km/t CPX AB11t,50 (A) = 90,1 + 0,32 x A [db] (9) 80 km/t CPX AB11t,80 (A) = 97,6 + 0,32 x A [db] (10) SRS belægninger 50 km/t CPX SRS,50 (A) = 87,1 + 0,47 x A [db] (11) 80 km/t CPX SRS,80 (A) = 94,6 + 0,47 x A [db] (12) Figur 7.6 viser et eksempel på støjens udvikling for AB 11t, SMA 11 og SRS belægninger ved 80 km/t på baggrund af formel 6, 8, 10 og 12 udtrykt som CPX-støjniveauer. I denne figur repræsenterer længden af kurverne for de fire belægninger en vurdering af forventede levetider for slidlagene. Det fremgår fx at figuren, at en SRS belægning som ny har et 3,6 db lavere støjniveau end SMA 11 samt at SRS efter 12 år ligger 1,8 db under SMA 11. Støjkortlægningen som blev præsenteret i kapitel 5 er beregnet med brug af Nord2000 og repræsenterer således støjen på boligerne langs vejene udtrykt som Lden niveauer, hvor udgangspunktet er otte år gamle AB 11t belægninger, da det vurderes, at der ikke ved denne støjkortlægning er taget hensyn til hvilke belægninger der rent faktisk findes på det betragtede vejnet. Ved i støjkortlægningen at anvende en belægningsalder på otte år sikres, at det er det gennemsnitlige støjniveau over årene som bliver beregnet og dette gennemsnitlige støjniveau er velegnet til planlægningsformål og til en generel beskrivelse af støjbelastningen af boligerne langs vejnettet. For at kunne vurdere det faktiske årlige støjniveau hvert år skal de beregnede/ kortlagte støjniveauer korrigeres i forhold til den faktiske belægningstype på vejstrækningen samt i forhold til denne belægnings alder. Til dette kan følgende formler anvendes. A er belægningens alder i år. Disse formler er opstillet på baggrund af udgangsniveauerne for Nord2000 angivet i tabel 7.1 samt de årlige stigninger af støjen angivet i tabel 7.9: For SMA 11: Faktisk støj år A = Nord2000 beregnet støj + 0,6 ((8-A) x 0,32)) (13) For SMA 8: Faktisk støj år A = Nord2000 beregnet støj 0,1 ((8-A) x 0,32)) (14) For AB 11t: Faktisk støj år A = Nord2000 beregnet støj ((8-A) x 0,32)) (15) For SRS belægninger: Faktisk støj år A = Nord2000 beregnet støj 1,8 ((8-A) x 0,47)) (16) Det vil også være muligt at basere korrektionerne af de faktisk beregnede støjniveauer for boligerne i områder omkring veje på faktisk foretagne CPX-støjmålinger på de pågældende strækninger. Som det fremgår af kapitel 4 vil sådanne CPX-resultater være registreret som gennemsnitlige CPX-niveauer for 100 m lange vejstrækninger. Hvis en af disse strækninger indeholder et belægnings skift vil den registrerede støj være en form for gennemsnit af støjen for de to belægninger som ligger før og efter belægningsskiftet i det pågældende 100 m stykke. Hvis der foreligger støjmålinger for flere kørebaner på en strækning (fx målinger i begge kørselsretninger) foreslås det som udgangspunkt at anvende det gennemsnitlige målte CPX-støjniveau for alle kørebaner, hvor der foreligger måleresultater. En anden strategi kan være at vælge støjen fra den mest støjende belægning. CPX-målinger vil være foretaget enten ved 50 eller 80 km/t, hvorfor det er nødvendigt at opstille korrektioner for begge disse hastigheder. Det forudsættes, at støjberegningerne for boligerne omkring en vejstrækning er udført med Nord2000 for en tæt asfaltbeton belægning (AB 11t). Følgende formler kan anvendes i så tilfælde: CPX målt ved 50km/t: Forventet støj = Nord2000 beregnet støj + (Målt CPX-niveau - 92,7) (17) CPX målt ved 80km/t: Forventet støj = Nord2000 beregnet støj + (Målt CPX-niveau - 100,2) (18) Hvis målingen ikke er udført i det år undersøgelsen skal beskrive (år N), skal der foretages en korrektion for støjens ændring fra målingen er udført (Måleår) til det pågældende år. Til dette anvendes følgende formler: For SMA 11, SMA 8 og AB 11 t: CPX-støjniveau år N = målt CPX-niveau + (N - Måleår)* 0,32 (19) For SRS belægninger: CPX-støjniveau år N = målt CPX-niveau + (N - Måleår)* 0,47 (20) De med Formel 19 og 20 beregnede CPX-støjniveau år 40

41 7. Udvikling af akustiske aldringsmodeller og støjniveauer CPX støjniveau [db] Alder [år] SMA11 SMA8 AB11t SRS Figur 7.6: Eksempel på støjens udvikling for AB 11t, SMA 11 og SRS belægninger ved 80 km/t på baggrund af formel 6, 8, 10 og 12 udtrykt som CPX-støjniveauer. N niveauer skal indsættes i Formel 17 og 18 i stedet for Målt CPX-niveau korrektion af støjkortlægning I dette kapitel er der opstillet en simpel lineær model for, hvordan støjen fra forskellige vejbelægninger stiger over tid. Som variable i denne model indgår belægningens alder samt belægningstypen. Disse to oplysninger er tilgængelige i vejman.dk og systemet Belægningsoptimering. Modellen er udtrykt med formlerne 3 til 15. Hvis der med tiden fremkommer yderligere viden om støjens udvikling sidst i belægningernes levetid, bør det overvejes om en lineær model stadig er den rigtige model for støjens udvikling over tid. Det er valgt at anvende en gennemsnitlig stigningsfaktor for støjen, der dækker både personbiler og lastbiler. Det kunne overvejes at anvende individuelle stigningsfaktorer for henholdsvis personbiler og tunge køretøjer, men dette vil kræve at de relevante trafikdata i alle tilfælde er tilgængelige. Støjbelastningen på boliger langs veje beregnes med Nord2000. Som udgangspunkt anvendes normalt støjen fra en otte år gammel tæt asfaltbeton (AB 11t). Resultaterne kan opgøres som antal støjbelastede boliger langs en vejstrækning opdelt i en db intervaller. Hvis støjen skal indgå i et PM-system vil det være relevant at kunne beregne antallet af boliger som er udsat for forskellige støjniveauer under hensyntagen til de faktiske belægninger som ligger på strækningen og belægningernes alder. For at gøre dette kan man: 1. Tage udgangspunkt i de generelle støjniveauer der knytter sig til de enkelte belægningstyper og som er defineret i Nord2000 beregningsmodellen 2. Foretage CPX-støjtrailer målinger og bruge resultaterne fra disse til korrektioner Formlerne 13 til 16 kan anvendes til at korrigere kortlægningens faktiske støjniveauer hvis der tages udgangspunkt i Nord2000 s korrektioner for belægnings typer. Formlerne 17 og 18 kan anvendes til at korrigere kortlægningens faktiske støjniveauer hvis der tages udgangspunkt i CPX-støjmålinger. Hvis de målte støjniveauer ikke er udført i det år, hvor korrektionen af støjkortlægningen skal foretages, skal der korrigeres for aldersforskellen ved anvendelse af formlerne 19 og

42 8. Udvikling af principper og metoder 8. Udvikling af principper og metoder Projektets mål er at tilvejebringe og analysere forskellige modeller som kan anvendes til at implementeres støj i Vejdirektoratets Pavement Management-system. Analyserne skal vise hvilken model der strategisk og økonomisk er den mest velegnet at implementere. I PM-systemer indgår en række parametre som tilsammen beskriver vejbelægningers tilstand. Det skal derfor sikres at en integration af støj ikke får en utilsigtet indvirkning på optimeringen af vejvedligeholdelsen. Vægtningen af støj skal derfor ses i en sammenhæng med vejens jævnhed, bæreevne og generel holdbarhed og skal indgå på en måde så alle parametre sammen bidrager til en økonomisk optimal vedligeholdelse. Igennem projektet har der været overvejet en række forskellige løsningsmetoder. Grundlaget for en anbefaling af en model er, at den kan fungere både på det statslige såvel som det kommunale vejnet samt at anvendelse skal baseres på eksisterende data, systemer og arbejdsgange. Udfordringen er at tilstandsregistreringen er forskellig for kommune og statsveje, hvorved de modeller der anvendes til optimering også er forskellige. I dette projekt er der taget udgangspunkt i data fra statsvejnettet, selv om det er langs det kommunale vejnet, at der findes flest støjbelastede boliger. I Vejdirektoratets Belægningsoptimering opgøres belægningens tilstand ved at forskellige former for slid og skader i slidlaget registreres (se kapitel 2). Tilstande der kan være farlige for trafikken bliver afhjulpet øjeblikkeligt, f.eks. manglende friktion eller slaghuller. De resterende skader som eksempelvis revner, rivninger, afskalninger bliver kvantificeret i økonomi. Tilstandsregistreringen foregår ved at foretage en visuel besigtigelse, hvor skadespoint for belægningsparceller opgøres, samt ved at udføre objektive målinger, hvor sporkøring, jævnhed og bæreevne kan bestemmes. De registrerede skader indgår i belægningsoptimeringen som en omkostning. Omkostningerne mellem reparationer og nye slidlag opstilles, så det kan beregnes hvilke strækninger det er mest økonomisk optimalt at lægge nyt slidlag på. I optimeringen fremskriver vejman.dk/belægningsoptimering nedbrydningen af belægningen via en nedbrydningsmodel, så det kan beregnes, om det er mest optimalt at lægge nyt slidlag i indeværende år eller om det er bedre at vente en årrække. På den måde er det muligt at beregne, hvornår det er mest økonomisk fordelagtigt at der udlægges nyt slidlag fremfor at foretage enkelte reparationer. Udover de direkte omkostninger indgår brugeromkostninger også som en parameter. Hvis en vej er ujævn vil brugeromkostningen stige pga. øgede brændstofudgifter og flere reparationer af køretøjer. Denne omkostning indgår også i belægningsoptimeringen og fremskynder nye slidlag på ujævne veje. For at prioritere en indsats mod støj, når der vælges belægninger til nye slidlag, kan støj implementeres i belægningsoptimeringssystemet på lige fod med jævn- Figur 8.1: Eksempel, udsnit af støj-danmarkskortet [21]. 42

43 8. Udvikling af principper og metoder heden. Det indebærer, at støjen skal kvantificeres til penge, så det kan indgå som en brugeromkostning, som det er rentabelt at reducere. 8.1 Støjkortlægning Ifølge EU s støjdirektiv [25] skal Vejdirektoratet og landets større kommuner udarbejde støjkort hvert 5. år. Vejdirektoratet har valgt i forbindelse med kortlægningen i 2012 at få beregnet støjen langs hele statsvejnettet. Støjkortet giver et visuelt overblik over støjbelastningen langs de største veje og i de største byområder. Støjkortet viser den gennemsnitlige støj med en farvekode, hvor blå er mest belastet. Figur 8.1 viser et eksempel på kortlægningen af statsvejene i et område i Gladsakse. Alle støjkort er samlet på en hjemmeside hos Miljøstyrelsen [21]. Støjkortet giver et grundlag for indsatsen hos de aktuelle myndigheder, som på baggrund af kortet kan udarbejde en støjhandlingsplan, hvor det beskrives hvilke foranstaltninger der kan udføres for at reducere støjen indenfor de næste fem år. For statsvejnettet har Vejdirektoratet i 2013 offentliggjort en støjhandlingsplan for perioden 2013 til 2018 [24]. Støjkortet giver et godt overblik, men er udtryk for en tilnærmet gennemsnitlig version af. Vejdirektoratets støjkort er i 2012-kortlægningen på langt de fleste vejstrækninger blevet beregnet for en standardbelægning, en otte år gammel AB 11t belægning. Der er generelt ikke i beregningen taget hensyn til, hvilken belægning der reelt findes på de forskellige strækninger og, hvor gamle de er. Når der i støjkortlægningen anvendes en otte år gammel belægning tilstræbes der at anvende et støjniveau, som svarer til gennemsnittet for hele belægningens levetid. Dette er anbefalingen ved beregninger af vejstøj til planlægningsformål med Nord2000 [14], og som anvendes til støjberegninger i Danmark. I kapitel 7 blev data for, hvordan støjen for belægninger stiger over tid præsenteret. Støjen ved de enkelte boliger er beregnet ved husfacaderne og angivet som et L den niveau, som er den indikator, Støjniveau db db Over 68 db I alt Antal boliger Tabel 8.1: Hovedresultater fra støjkortlægningen for statsvejnettet i 2012 [24]. der anvendes i Danmark. Tabel 9.1 viser hovedresultaterne af støjkortlægningen for hele statsvejnettet. Den reelle støj fra de enkelte belægninger afhænger af forskellige parametre så som; Belægningstype (fx SMA, AB t, OB, SRS) Belægningens maksimale stenstørrelse, større sten medfører mere støj. Som tommelfingerregel kan der alt andet lige regnes med, at hver gang stenstørrelsen øges med én mm, resulterer det i en stigning i støjen på 0,25 db Belægningens alder (nogle belægningstypers støjniveau stiger mere med alderen end andre, men typisk kan der forventes en stigning på 0,25-0,70 db pr. år (se kapitel 7)) I kapitel 7 er der udviklet en model for, hvordan støjen stiger med belægningernes alder samt formler for, hvordan støjniveauerne i støjkortene kan korrigeres for de faktiske belægninger som findes på vejene. Støjkortet viser, hvor støjen er mest intens, men det fremgår ikke direkte, hvor mange boliger/mennesker, der er støjbelastede. Dette er dog opgjort i tabeller for de forskellige vejstrækninger. I forbindelse med dette projekt er støjkortlægningen for statsvejene blevet opdelt i 100 m vejstykker med en identifikation for stedfæstelsen, som svarer til den, der anvendes i vejman.dk (se kapitel 5). For at kunne indgå i belægningsoptimeringen skal den nuværende viden om støj blive en del af vejens datagrundlag i vejman.dk. Støjbelastningen af boligerne skal omsættes til en økonomisk værdi, og sammen med det øvrige datagrundlag om belægningernes type og alder indarbejdes i vejman.dk. I Vejdirektoratets vejman.dk, findes de relevante data om statsvejenes belægninger med hensyn til alder, type og stenstørrelser. I støjberegningsmodellen Nord2000, er det muligt at vælge mellem forskellige belægningstyper. Alle resultaterne angives i princippet som den gennemsnitlige støj for de forskellige belægningstyper over deres levetid. I forhold til en implementering i vejman.dk vil det kræve, at de mange belægningstyper, som findes i vejman.dk kan omsættes til typer som indgår i Nord2000 (se kapitel 7). 8.2 Støjbelastningstallet SBT Ved miljøvurdering af vejprojekter benyttes en enkel metode til at bedømme den totale støjbelastning fra en 43

44 8. Udvikling af principper og metoder Støjniveau i db Vægtnings faktor 0,075 0,086 0,100 0,116 0,134 0,154 0,178 0,206 0,238 0,274 0,317 0,366 Støjniveau i db Vægtnings faktor 0,422 0,488 0,563 0,651 0,752 0,868 1,002 1,158 1,337 1,544 1,783 2,059 Tabel 8.2: Vægtningsfaktorer for støjniveauer beregnet som Lden til beregning af støjbelastningstallet opdelt på én db intervaller ved brug af Formel 21. vej. Støjbelastningstallet (SBT) beskriver den samlede genevirkning fra vejtrafikken på boligerne i et givet område eller langs en given vejstrækning. Hver enkelt bolig vægtes med en faktor, hvis størrelse bestemmes af den gene som støjniveauet medfører. Det betyder, at stærkt støjbelastede boliger tildeles en større vægt end mindre støjbelastede. Følgende formel [23] beskriver vægtningsfaktoren som funktion af støjniveauet L den : Vægtningsfaktor = 0.01 * (Lden -44) (21) Vægtningsfaktorerne, beregnet på baggrund af formel 21, fremgår af tabel 8.2. Miljøstyrelsens vejledende grænseværdi for støj ved boliger er 58 db [23], derfor tildeles boliger med lavere støjniveauer ingen vægtning og indgår derfor ikke ved beregning af støjbelastningstallet (SBT). Efterfølgende summeres det vægtede antal boliger, hvorved støjbelastningstallet for den pågældende vejstrækning kan findes. Støjbelastningstallet er grundlaget for økonomiske analyser af støj fra vejtrafik. Den samfundsøkonomiske omkostning som støjgener er årsag til kan opgøres på baggrund af den aktuelle pris per år på en enhed af SBT. Prisen var i kr. per SBT per år [22]. Prisen fremskrives løbende med prisudviklingen og den aktuelle pris findes på en hjemmeside hos DTU Transport [22]. Prisen er bestemt ud fra undersøgelser af sammenhænge mellem boligpriser og støj samt ud fra en vurdering af de sundhedsmæssige omkostninger ved støj. Hvis man ser på den nationale støjkortlægning var der i støjbelastede boliger over 58 db og af disse ligger langs statsvejene [24]. I tabel 8.3 vises en overslagsmæssig beregning af de årlige samfundsmæssige omkostninger af støjbelastningen på boliger langs statsvejnettet ved brug af støjkortlægningen, hvor det antages, at alle boligerne i et støjinterval ligger en db under midten af intervallet samt at støjklassen over 68 db har et middel niveau på 71 db. Det betyder i meget runde tal, at støjudgiften på statsvejnettet er omkring 419 mio. kr. pr år. De årlige omkostninger på statsvejnettet for slid på køretøjer pga. ujævnhed er i størrelsesordenen 110 mio. kr. Til brug for at teste konceptet i dette projekt er antallet af støjbelastede boliger som nævnt summeret for begge vejsider pr. 100 meter vej opgjort i intervaller på én db (se kapitel 5). I første omgang er støj ved statsvejene på Sjælland blevet bearbejdet og opgjort på denne måde. Efterfølgende vil beregningerne blive gennemført for hele statsvejsnettet. Arbejdet udføres i GIS, hvor administrative oplysninger om vejene (vejnummer, vejdel og kilometrering) er hentet i vejman.dk. Dette kombineres med, at data om støjniveauet ved de enkelte boliger projiceres ned på vejen i den korteste afstand. I hovedstadsområdet er der flere steder, hvor vejene ligger meget tæt, hvorved de omkringliggende boliger belastes af støj fra flere veje. I de tilfælde har det været nødvendigt at foretage en manuel gennemgang af støjkortlægningen og analysere, hvilken vejstrækning, der er den dominerende støjkilde. De berørte boliger er her blevet knyttet til den vejstrækning, som er årsag til den Støjinterval db db db I alt Gennemsnit 59 db 64 db 71 db Antal boliger Vægtnings faktor 0,086 0,178 0,488 SBT Omkostning [kr.] Tabel 8.3: Overslagsmæssig beregning af de årlige samfundsmæssige omkostninger af støjbelastningen af boliger langs statsvejnettet i

45 8. Udvikling af principper og metoder dominerende støjbelastning. Det betyder, at boligerne ikke i alle tilfælde er blevet knyttet til den nærmest beliggende statsvej. Se 7 figur 8.2 herunder. På statsvejnettet udgør ramper ca. 20 % af vejnettet og det vil ofte være ramperne som ligger tættest på boligerne frem for selve hovedlandevejen/motorvejen. I dette arbejde er det valgt at knytte boligerne til selve motorvejen; dels for overskuelighedens skyld; dels fordi hastigheden, og dermed bidraget til det samlede støjniveau ved boligerne, typisk vil være mindre på ramperne end på selve motorvejen. Endelig vil det i praksis være sådan, at når der udlægges et nyt slidlag på en motorvej, så vil ramperne på strækningen også få nyt slidlag. For at udarbejde et kort, der viser de samlede støjbelastningstal, som vejene medfører, er det samlede SBT beregnet for hver 100 m vej. For hver 100 m vej er der optalt antal boliger langs statsvejene og boligerne er inddelt i klasser på én db. For hele statsvejnettet er det samlede SBT illustreret direkte på vejstrækningerne angivet med forskellig stregtykkelse og farvekoder (se figur 8.4). Ved at gange SBT per strækning med prisen på en SBT kan den årlige udgift til støjen beregnes som en samfundsøkonomisk pris for hver 100 m vejstrækning. På SBT-kortet vil der være strækninger, som ikke har nogen farve. Det er strækninger, hvor der ikke er nogen boliger og dermed ingen SBT. 8.3 Integration af CPX-støjmålinger eller register oplysninger Støjmålinger på statsvejene kan foretages med støjtraileren decibella (se evt. figur 4.1), som udfører CPX-målinger. CPX er målinger af den støj der opstår mellem dæk og vejbelægning og giver dermed et relativt udtryk for støjemissionen fra en belægning. CPX-målingerne giver ikke direkte et udtryk for støjniveauerne ved facaden af boligerne langs en vejstrækning. CPX-støjmålingerne kan herefter anvendes til at korrigere den generelle støjemission, som anvendes i Nord2000 fra en given belægning, så man benytter så korrekte data som muligt for den pågældende belægnings støjegenskaber. Det kan antages, at hvis støjen fra belægningen med tiden ændres fx 2 db, målt med CPX-traileren, så vil Figur 8.2: Den blå linje illustrerer en statsvej. Eventuelle ramper tilknyttet strækningen vises ikke. De sorte stjerner er boliger som er omfattet af støjkortlægningen og er belastet med 58 db eller mere. Figur 8.3: Boligerne (sorte stjerner) som er omfattet af støjkortlægningen er i korteste afstand projekteret ned på statsvejen (blå linje), for at tilknytte dem til et konkret 100 m vejstykke. 45

46 8. Udvikling af principper og metoder Figur 8.4: Det beregnede SBT er illustreret med farvekode på statsvejen, hvor blå har højeste SBT. Derefter følger lilla, rød, orange, gul. grøn. det beregnede støjniveau ved alle boliger omkring den pågældende vejstrækning ligeledes ændres med 2 db. Med den nuværende generelle viden om støjens udvikling over tid for forskellige belægninger, kunne målinger fx hvert tredje år være en rimelig mulighed for at have acceptable støjdata at arbejde med. Alternativt kan det undlades at benytte støjmålinger og i stedet benytte Nord2000 s generelt beregnede støjniveauer, som så kan tilpasses de aktuelle belægninger på vejene og deres alder. For at fremskrive støjen fra det aktuelle niveau, skal der tilknyttes en støjældningsmodel til at beregne støjen ved en given belægningsalder. Denne model er i princippet analog til den nedbrydningsmodel, som anvendes for udviklingen af jævnhed. I en nedbrydningsmodel for støj skal støjen kunne fremskrives over hele belægningens levetid. Sådanne modeller er udviklet i afsnit 7.6. Støjkortlægningens støjniveauer korrigeres hvert år i forhold til den faktiske støj fra de givne belægninger på hver 100 m strækning. På det grundlag beregnes den faktiske støjbelastning i et givent år og SBT beregnes årligt ved denne metode. Figur 8.5 viser et konstrueret eksempel af en vejstrækning omgivet af boliger som udsættes for forskellig støjbelastning. I år 0 er støjbelastningen og tilhørende omkostning for hver 100 meter vejstrækning i eksemplet (figur 8.5) som angivet i tabel 8.4 Når støjen fremskrives som i Nord2000 modellen for SMA 11 belægningstypen i kapitel 7 og SBT beregnet Strækning 1 Strækning 2 Strækning 3 Bolig med 58 db belastning med antagelse af en ny SMA11 belægning Bolig med 63 db belastning med antagelse af en ny SMA11 belægning Bolig med 68 db belastning med antagelse af en ny SMA11 belægning Figur 8.5: Konstrueret eksempel med 300 meter vej med en årsdøgn trafik på køretøjer og et antal støjbelastede boliger. På strækningen ligger en SMA 11 belægning. 46