Stabiliteit, vetergang en profiel van vrije ruimte

Fietsen (op twee wielen) zijn zonder voldoende actie van de berijder instabiel. Bij stilstand en lage snelheid vallen ze om. Pas vanaf een matige snelheid blijven ze overeind [5, 6]. De precieze waarde hangt af van de constructie, maar ligt voor een gewone stadsfiets zo rond de 15 km/h. De berijder kan de fiets in evenwicht houden door te sturen in de valrichting. Op deze wijze komen de contactpunten met de weg weer onder het massamiddelpunt van fiets plus berijder, waardoor de combinatie overeind blijft.

Zijwaartse lichaamsbewegingen hebben geen netto-effect op de totale balans; alleen sturen heeft dat. Zijwind, zuiging door vrachtauto’s, rukwinden (onder meer als gevolg van hoge bebouwing), oneffenheden in het wegdek, gladheid en gedwongen lage snelheden verstoren de balans en vergroten de benodigde manoeuvreerruimte.

Om zonder al te veel inspanning stabiel te kunnen fietsen, is zoals gezegd een snelheid van circa 15 km/h noodzakelijk. Wordt de snelheid lager, dan wordt de fiets veelal instabiel, met als gevolg een toenemende slingerende fietsbeweging. Dit verschijnsel doet zich onder meer voor bij wegrijden vanuit stilstand, in scherpe bochten en bij het oprijden van hellingen.

Bij een snelheid boven de 15 km/h kan de berijder met lichte stuurbewegingen gemakkelijk de balans handhaven. Deze balans kan verstoord worden door externe factoren zoals wind en de onvlakheid van het wegdek. Voor de ontwerper betekent dit dat hij moet streven naar bescherming van fietsers tegen op korte afstand voorbijrijdend vrachtverkeer, naar beschutting tegen rukwinden en naar een vlak wegdek.

Een factor die de balans volledig laat verdwijnen is gladheid [7]. Een fietser komt onder deze omstandigheid ten val omdat sturen in de valrichting niet meer werkt: de contactpunten van de wielen komen bij het tegensturen niet meer terug onder het zwaartepunt. De fietser verliest ‘grip’. Een voldoende stroef wegdek (en een voor- en achterband met voldoende profiel) zijn een absolute voorwaarde voor de stabiliteit van de fietser.

Door het zoeken naar evenwicht, ofwel het voortdurend corrigeren van de (dreigende) onbalans, maken zelfs stevig doortrappende fietsers altijd een lichte slingerbeweging. Dit verschijnsel wordt de vetergang genoemd. De uitwijkingen gedurende de vetergang zijn niet alleen afhankelijk van de snelheid, maar ook van leeftijd en ervaring, fysieke capaciteiten, verstoringen in het wegdek (zoals kuilen en overgangen tussen verschillende wegdekken) en zijwind. Zijwind verstoort de balans van fietsers vooral bij grote verschillen in windkracht (bijvoorbeeld in de nabijheid van grote gebouwen). Ook zuiging, veroorzaakt door grote voertuigen die vlak langs fietsers rijden, kan de slingerbeweging van fietsers versterken.

Wat betreft de vetergang kan de ontwerper rekening houden met kenmerken van de gebruiker. Bij normale fietssnelheden onder normale omstandigheden bedraagt de laterale uitwijking circa 0,20 m. Voor specifieke groepen kunnen echter afwijkende gegevens gelden.
Zo hebben jonge, onervaren fietsers en ouderen om diverse redenen vaak een grotere stuurafwijking dan gemiddeld. Ook in situaties waar fietsers gedwongen worden langzamer te fietsen dan 15 km/h, is meer vrije ruimte nodig om de balans te handhaven. Dit is bijvoorbeeld het geval bij verkeerslichten, waar fietsers vanuit stilstand moeten optrekken, en bij opgaande hellingen. De benodigde spoorbreedte vanwege de vetergang kan in dit soort situaties oplopen tot 0,80 m. Ook om te stoppen en af te stappen is een relatief grote breedte nodig.

Hoewel de zijwaartse uitwijking gedurende de vetergang in het algemeen gering is en de hiervoor benodigde ruimte in theorie zou kunnen worden ‘onttrokken’ aan de rijloper, is dat in de praktijk niet gewenst. Het volgen van een smal spoor vergt namelijk grote mentale inspanning. In druk verkeer leidt dit af van de rijtaak, waardoor de aandacht voor overig verkeer afneemt. Bij recreatief fietsen vermindert een zware inspanning om een smal spoor te volgen in de regel het fietsplezier.

Behalve met de vetergang, dient ook rekening te worden gehouden met obstakelvrees. Bij groene bermen en lage trottoirbanden is de aan te houden obstakelafstand 0,25 m; bij hogere trottoirbanden 0,50 m. De combinatie van de obstakelafstand en de vetergang leidt tot een minimale verhardingsbreedte van 0,75 m.

De spoorbreedte van de vetergang werkt door in het profiel van vrije ruimte: dit is de ruimte (breedte) waarmee de ontwerper in zijn ontwerpen rekening moet houden. Het profiel van vrije ruimte wordt bepaald door de feitelijke breedte die nodig is voor de fiets en zijn berijder én door noodzakelijke marges, met name die voor de vetergang en de obstakelvrees. Deze marges kunnen elkaar overlappen. Zo kan een voldoende ruime obstakelafstand tevens voorzien in de marge die is vereist vanwege de vetergang; zie figuur 3-3.

Uiteraard moeten de diverse marges per situatie (wegvak, kruispunt, helling) met elkaar in overeenstemming worden gebracht. Ook dient de ontwerper er rekening mee te houden dat het profiel van vrije ruimte in bogen groter is dan in rechtstanden, zeker bij hogere snelheden. Hoewel onderzoeksgegevens op dit punt niet voorhanden zijn, wordt aanbevolen om, afhankelijk van de snelheid, in bogen rekening te houden met een extra breedte tot circa 0,50 m.

Omdat fietsen niet alleen een doelgerichte verplaatsingsactiviteit is, maar ook een vorm van ontspanning en sociale activiteit kan zijn, geldt als algemeen ontwerpuitgangspunt dat fietsers met zijn tweeën naast elkaar moeten kunnen rijden. Bovendien geldt vanuit verkeersveiligheidsoogpunt dat je als ouder naast je kind moet kunnen fietsen. Bij het bepalen van de ruimte voor fietsers moet hiermee rekening worden gehouden.