Lifecycle management in langdurig wegbeheer

Abstract

In dit rapport zal worden gezocht naar een antwoord op de vraag of life- cycle management kan bijdragen in de langdurige onderhoudsplanning van snelwegen die past bij de veranderde rol van Rijkswaterstaat. Het doel is een model te ontwerpen dat de onderhoudsplanning kan helpen optimaliseren. Daarbij is het de bedoeling dat het model een antwoord kan geven op de volgende vragen: Wanneer is het optimale moment om welk soort onderhoud te doen; Wat zijn de financiële consequenties van de planning en wat is het effect op de kwaliteit van de weg. Met kwaliteit van de weg wordt kwaliteit in de breedste zin bedoeld. Hier- mee wordt niet alleen de staat van de weg bedoeld, maar ook de mate van beschikbaarheid van de weg. Drie veranderingen geven aanleiding voor dit onderzoek: • Sinds het midden van de 20ste eeuw is de welvaart in Nederland gegroeid. De toenemende welvaart zorgt voor een aanhoudende groei van de mobiliteitsvraag. Door deze groei en een langzamere groei van beschikbare infrastructuur, wordt infrastructuur schaarser. Door de schaarste is het steeds moeilijker om een hogere betrouwbaarheid en beschikbaarheid van de infrastructuur te realiseren. Alleen door efficiënter gebruik te maken van de bestaande wegen, spoor- en vaarwegen kan deze mobiliteitsgroei worden opgevangen. • De politiek heeft ervoor gekozen de beheerder van de snelwegen in Nederland, Rijkswaterstaat, een andere rol te geven. In navolging van de wegbeheerders in veelal Angelsaksische landen en Scandinavië moet de organisatie meer de regie van het onderhoud in handen nemen en zich minder met het onderhoud zelf bezighouden [Rijkswaterstaat 2004]. Korte onderhoudscontracten worden vervangen door langdurige integrale onderhoudscontracten, de zogehete geïntegreerde contracten. Deze contracten hebben een looptijd van minimaal 7 jaar en behelzen alle onderdelen van de infrastructuur. Ze zijn gefocust op trajecten en niet op afzonderlijke componenten zoals het wegdek. Voor nieuwe we- gen wordt steeds vaker een publiek private samenwerking als contract- vorm gekozen. Met behulp van privaat geld wordt de weg gefinancierd, waarna de overheid betaalt voor beschikbare wegcapaciteit aan de private investeerder. Verder is rekeningrijden een belangrijk aspect om de mobiliteit in Nederland op peil te houden [nota mobiliteit]. • De marktpartijen in het onderhoud (aannemers) zijn geïnteresseerd in deze geïntegreerde contracten, omdat ze daarmee vrijheid hebben om optimalisatie te zoeken, innovaties in te brengen en daarmee ook meer marge te realiseren. De aannemers willen meer worden afgerekend op prestaties dan op hoeveelheid verricht werk. De 3 bovenstaande veranderingen leiden er toe dat de rol van Rijkswater- staat verandert naar die van een asset manager, die het totale netwerk stuurt op prestaties. Geïntegreerde contracten en het meer op afstand plaatsen van de onderhoudsplanning en werkzaamheden en het beheren van 1 netwerk leiden tot een andere situatie. Rijkswaterstaat zal genoeg in- formatie moeten bezitten om in het contract, voor elk onderdeel van het netwerk, met de aannemer de juiste prestaties en prijzen vast te kunnen leggen. Hiervoor is een ander instrumentarium nodig dan tot op heden wordt gebruikt in de contractvorming tussen Rijkswaterstaat en aannemers. Bij de huidige onderhoudsplanning wordt gebruik gemaakt van bestaande voorspellingen voor levensduren. Bij een afwijking van de normale levens- duur van een onderdeel, wordt er eerder onderhouden. Impliciet wordt hierdoor op het meest ideale moment onderhoud gepleegd aan dat bepaal- de onderdeel (bijvoorbeeld de ZOAB deklaag). Echter, hierdoor ontstaat echter een suboptimale oplossing, omdat er naar alle onderdelen (deklaag, verlichting, geluidsschermen, berm, kunstwerken etc.) apart wordt gekeken. Integraal wordt er door de kennis van de experts wel impliciet geoptimaliseerd, echter dit wordt niet expliciet in kaart gebracht. Bij het aanbesteden van het beheer van een wegdeel, bijvoorbeeld met een geïntegreerd contract, is er behoefte om met behulp van levenscycluskos- ten (lifecycle management) de kosten voor onderhoud en de risico’s in de kosten in te kunnen schatten voor de duur van het contract. Als asset manager wil Rijkswaterstaat het netwerk optimaliseren, waarbij met partijen die onderdelen daarvan in tijdelijk beheer hebben, duidelijke prestatie nor- men worden vastgelegd en planningen van deze beheerders op elkaar worden afgestemd. Dit houdt een verschuiving in van de filosofie bij infra- structuuronderhoud: het bepalen van onderhoudsstrategieën zal er naast ervaring aan de hand van de technische staat meer gebruik worden ge- maakt van voorspellingen en analyses van computermodellen op basis van kennis en statistiek. Lifecycle management, of Lifecycle cost analyse (LCCA), is een economische evaluatietechniek over de levensduur van een kapitaalgoed (bijvoorbeeld weg, spoorlijn of machine) die verschillende alternatieven met elkaar vergelijkt. De verschillende alternatieven houden verschillen in bouw, onderhoud, controle en gebruik in. Alle kosten zoals aanleg, onderhoud, beheer, eventuele inkomsten en soms sloopkosten worden meegenomen [Blanchard, 1992]. Het doel van een LCM is te komen tot een set van alternatieven dat over de levensduur de laagste kosten voor de eigenaar (en gebruiker) met zich meebrengt. De beste balans tussen alle alternatieven is gevonden wanneer de lifecycle kosten het laagste zijn. Voor het ontwikkelen van een lifecycle model, welke Rijkswaterstaat onder- steunt in haar rol als asset manager, is het nodig om inzicht te krijgen in: • de kosten van aanleg van de complete weg; • de schadesoorten van de verschillende wegonderdelen; • onderhoudsmogelijkheden van de verschillende wegonderdelen; • mogelijkheden, kosten en effecten van wegafzettingen; • kosten van verschillende typen onderhoud; • waarde van beschikbaarheid van een weg; • mogelijkheden tot optimaliseren van de verschillende soorten levensduren van de verschillende wegonderdelen. Voor een goede modellering van de onderhoudsbehoefte van een snelweg wordt een snelweg opgedeeld in meerdere onderdelen. De verschillende wegonderdelen hebben allen een andere levensduur en onderhoudbehoefte. Al deze onderdelen hebben een heel pakket aan onderhoudsmaatregelen. Sommige maatregelen worden toestandsafhankelijk uitgevoerd, echter de meeste maatregelen gebeuren volgens een vaste frequentie. De degradatie van de deklaag asfaltbeton en de betondegradatie van kunstwerken kunnen met behulp van degradatieformules worden gemodelleerd. Deze formules zijn gebruiksafhankelijk en stochastisch verdeeld, om zo een waarheidsgetrouwe weergave te krijgen. Na bepaling van de hoe- veelheid onderhoud, worden de effecten voor de kosten en voor de gebruiker uitgerekend. Het spreekt voor zich dat het clusteren van onderhouds- werkzaamheden voor onderdelen waarvan het onderhoud gelijk valt een besparing oplevert ten opzichte van apart onderhouden. Dit levert dus niet alleen voor de beheerder winst, ook voor de gebruiker; de weg is minder vaak afgezet. Voor het clusteren van onderdelen met een verschillende levensduur of onderhoudsbehoefte kan een model uitkomst geven. Het eer- der uitvoeren van onderhoud, betekent onderhoud plegen op een niet optimaal moment. Hierdoor wordt dus eigenlijk geld verloren, omdat er eerder dan fysiek nodig wordt onderhouden. Dit is eigenlijk kapitaalvernietiging. Of het verlies opweegt tegen de winst die het clusteren met zich meebrengt, kan een model met levensduren, kosten voor onderhoud en waarde voor de bereikbaarheid goed berekenen. Als casestudie de A9, traject 9a, van hm 5.6 - 11 (de Gaasperdammerweg) gekozen. Het traject is door de geringe lengte (5.4 km) goed te modelleren en omdat elke 100 meter weg eigen gegevens met zich meebrengt. Het hele traject heeft 2 rijstroken en is het voorzien van matrixborden en verlichting, evenals geluidswallen, waardoor dit traject gezien kan worden als een representatieve weg. Verder heeft dit traject door de ligging parallel aan de A10 zuid, een goede omleidingroute, zodat eventueel ’s nachts een hele rijbaan afgesloten kan worden. Dit stuk snelweg is in 2005 geheel onderhouden, waardoor recente data voor het onderhouden van dit stuk snelweg bekend zijn. De scenario’s die in het model zijn doorgerekend, zijn de volgende: • onderhoudsfilosofie zoals nu toegepast wordt door Rijkswaterstaat; • de goedkoopste oplossing op basis van een minimum kwaliteit; • de beste oplossing als de hoeveelheid verkeershinder ook wordt mee- genomen in de afwegingen. Uit de bovenstaande scenario’s kan worden geconcludeerd dat het integraal bekijken en toedelen van onderhoud aan een snelweg kan leiden tot andere keuzes dan in het huidige onderhoud. Er kan worden geconcludeerd dat een model, zoals voor dit rapport g bruikt, een betrouwbaar beeld geeft van de onderhoudsbehoefte over de tijd en van de consequenties van het uit te voeren onderhoudsregime in zowel kwalitatieve (kwaliteit van de weg) als kwantitatieve (uitgaven) zin weer. Verder geeft het model een goed inzicht in de risico’s, die langdurige onderhoudscontracten met zich mee brengen. Door de verdeling in de voorspelling van levensduren, kan in een set uitkomsten het groot onderhoud bijvoorbeeld tweemaal in plaats van éénmaal voorkomen. Om deze risico’s in kaart te brengen, is gebruik gemaakt van een Montecarlo analyse. Hierbij is de onzekerheid van bepaalde factoren ingevoerd en er worden 1.000 sets van antwoorden gegenereerd. Hiermee ontstaat een beeld van de spreidingen in de antwoorden. Tot slot kan worden geconcludeerd dat een integrale benadering voor onderhoud, over meerdere onderdelen heen, een aanzet is tot kosten besparing in het wegenonderhoud. Door middel van modellen, die voortdurend gekalibreerd worden, kan een kostenverlaging voor snelwegonderhoud snel worden gerealiseerd. Het huidige model heeft echter wel uitbreidingen en verdere kalibratie nodig. Vooral de onderdelen van levensduren voor deklagen en de bepaling voor voertuig verliesuren moeten in verder onderzoek verder worden uitgediept. Het model zoals dat gebruikt is echter een belangrijk hulpmiddel bij het invoeren van lifecycle management en het bepalen van prestatiemaatstaven voor geïntegreerde contracten.