Gecoördineerd Netwerkbreed Verkeersmanagement (GNV) in de praktijk
Willem Mak (Senior verkeerskundige Vialis bv)
Samenvatting Gecoördineerd Netwerkbreed Verkeersmanagement (GNV) is in potentie een kansrijk middel om verkeersproblemen te verlichten. Met name bij onverwachte omstandigheden zoals incidenten zou GNV veel voordeel op kunnen leveren. Of de theoretische effecten ook echt optreden is tot dusverre niet of nauwelijks bewezen. In de Praktijkproef Amsterdam (PPA) wordt voor de eerste keer ervaring opgedaan met GNV. Deze bijdrage beschrijft de basisprincipes van GNV en hoe deze in de PPA zijn vertaald naar een werkend systeem voor het onderliggend wegennet (OWN).
Trefwoorden Netwerkbreed Verkeersmanagement, Praktijkproef Amsterdam, Dynamisch Verkeersmanagement, scenariomanagement, Beter benutten.
Bijdrage aan het Nationaal verkeerskundecongres, 6 november 2013
Inleiding De gecoördineerde en netwerkbrede inzet van verschillende verkeersmaatregelen is in potentie een kansrijk middel om verkeersproblemen te verlichten. Verschillende studies geven aan dat het hiermee niet alleen mogelijk is het gebruik van een netwerk te optimaliseren, maar tegelijkertijd ook andere beleidsdoelen te behalen. Dat geldt bijvoorbeeld voor het verminderen van emissies, het bevorderen van het OV of fietsverkeer of het vergroten van de verkeersveiligheid. Terwijl regulier verkeersmanagement vooral effectief is in reguliere situaties, zou de inzet van Gecoördineerd Netwerkbreed Verkeersmanagement (GNV) met name bij onverwachte omstandigheden zoals incidenten veel voordeel op kunnen leveren. Of de op papier berekende effecten ook in de praktijk optreden is tot dusverre niet of nauwelijks in de praktijk bewezen. Er is weliswaar een groot aantal studies uitgevoerd naar de mogelijkheden van GNV en wat nodig is om dit tot een succes te maken, maar zowel nationaal als internationaal is er in de praktijk nog amper ervaring mee opgedaan.
Kleinschalige proef Om te onderzoeken of er met GNV inderdaad veel winst is te boeken, wordt het middel in de Praktijkproef Amsterdam (PPA) eerst kleinschalig en later grootschalig in een afgebakend gebied ingezet. De afgelopen jaren zijn hiervoor door de TU Delft scenario’s ontwikkeld en zijn de basisvoorwaarden voor de opbouw van een wereldwijd uniek en innovatief systeem ontwikkeld. De daadwerkelijke realisatie van het eerste GNV-systeem nadert nu zijn voltooiing. De bestaande verkeersregelinstallaties (VRI’s) en toeritdoseerinstallaties (TDI’s) op de toevoerwegen naar de ring A10 en de informatiesystemen op de A10 zijn hiervoor aan elkaar gekoppeld en moeten straks in eendrachtige samenwerking voorkomen dat er files ontstaan op de Amsterdamse ringweg of op de wegen daar naar toe. Daarnaast is de PPA een voorbeeldproject voor de gezamenlijke ontwikkeling van nieuwe technologie door marktpartijen en de overheid.
Achtergrond De afgelopen jaren is er in Nederland veel energie gestoken in de ontwikkeling van DVM-systemen. Hiermee is het mogelijk het verkeer dynamisch en afhankelijk van de situatie op de weg te regelen. Denk aan het gedoseerd toelaten van verkeer op snelwegen, de optimalisering van verkeersregelingen, parkeerverwijssystemen en de verkeersinformatie die op panelen (DRIP’s) boven de weg wordt gegeven. De maatregelen hebben ieder voor zich het nodige effect. Het is tegenwoordig makkelijker om een parkeerplaats te vinden, automobilisten weten nu ongeveer welke route ze het beste kunnen nemen en waar files staan.
Bijdrage aan het Nationaal verkeerskundecongres, 6 november 2013
Parallel aan de opkomst van de gebiedsgerichte benutting – dit jaar precies tien jaar geleden -, ontstond de behoefte aan een meer gecoördineerde inzet van DVM. Bij de gebiedsgerichte benutting van de infrastructuur kijken wegbeheerders niet alleen naar de situatie op hun eigen weg, maar trachten ze samen met de andere wegbeheerders de verkeerskundige doelen in een gebied te realiseren. Zo kunnen zij afspreken dat de bereikbaarheid van een economisch centrum optimaal moet zijn of de leefbaarheid van een woonwijk maximaal moet worden gewaarborgd. Als de wegbeheerders het eens zijn over deze doelen, wordt netwerkbreed gekeken welke maatregelen daarvoor nodig zijn. Dat kan betekenen dat men ergens een file accepteert, omdat daarmee elders de leefbaarheid of doorstroming op peil blijft. Het uiteindelijke doel van gebiedsgericht benutten is om op netwerkniveau afhankelijk van de actuele situatie op de weg scenario’s in te zetten en zo samenhangende maatregelen te nemen die uiteindelijk het functioneren van het totale netwerk (aanzienlijk) verbeteren.
Gecoördineerd Netwerkbreed Verkeersmanagement Dit is tevens de kern van wat GNV beoogt. De eerste aanzet voor de ontwikkeling hiervan is al medio jaren negentig gegeven. In het vierde kaderprogramma DACCORD werd in 1996 de mogelijke gezamenlijke inzet van benuttingsmaatregelen geschetst. In verschillende theoretische studies is daarna onderzocht in hoeverre een koppeling van DVM-systemen tot betere resultaten leidt dan met stand alone-regelingen mogelijk is. Afgezien van enkele kleinschalige pilots, is de theorie tot nu toe echter niet in de praktijk gebracht. Om de scenario´s uit te kunnen voeren moeten niet alleen de DVM-systemen van een wegbeheerder goed met elkaar kunnen samenwerken, maar moeten ook de systemen van de verschillende wegbeheerders met elkaar communiceren. Technisch was dat tot voor kort een brug te ver. De systemen zijn meestal afkomstig van verschillende leveranciers en gebruiken een eigen aansturing en bijbehorende protocollen. Het kost daardoor veel moeite om de systemen te koppelen en gelijktijdig met één druk op de knop aan te sturen, als dat al mogelijk is. Door de introductie van de open communicatiestandaard DVM-Exchange zijn de barrières tussen de systemen geslecht en zijn de basisvoorwaarden geschapen voor de introductie van GNV.
Uitgangspunten GNV Inhoudelijk gelden voor de toepassing van GNV de volgende GNV-uitgangspunten: 1. De ruimte in een netwerk moet optimaal worden benut, gegeven de actuele verkeerssituatie. De dynamiek en kracht van de maatregelen wordt daarom aangepast aan de actuele verkeerssituatie. 2. Capaciteitsval moet zoveel mogelijk worden voorkomen. Zodra er congestie dreigt te ontstaan, neemt de capaciteit van de weg snel terug. Het is daarom belangrijk te anticiperen op mogelijke congestie en dus de terugval van de capaciteit. Hiervoor is het essentieel dat het systeem goed in staat is de verkeerssituatie te voorspellen.
Bijdrage aan het Nationaal verkeerskundecongres, 6 november 2013
3. Een verkeersstroom in het netwerk mag geen onnodige hinder ondervinden. Blokkades en terugslag bij kruispunten en aansluitingen moeten worden tegengegaan. Door vroegtijdig maatregelen te nemen tegen een file op de snelweg, kan bijvoorbeeld worden voorkomen dat het verkeer op de toerit vast komt te staan en daarmee ook verkeer hindert dat niet naar de snelweg hoeft. 4. Een verkeersprobleem moet zoveel mogelijk opgelost worden op het niveau waar het probleem zich voordoet. Dit betekent dat een lokaal probleem op bijvoorbeeld het OWN ook lokaal wordt aangepakt. Pas als er lokaal niet meer voldoende ruimte is om het probleem op te vangen, wordt uitgeweken naar andere delen van het netwerk. Voor alle vier aandachtspunten geldt dat de ruimte die beschikbaar wordt gesteld voor het nemen van maatregelen, afhangt van het actuele ‘functioneringsniveau’ in het netwerk. Indien het netwerk minder goed functioneert, mag er meer regelruimte worden gebruikt.
Praktijkproef Amsterdam In de Praktijkproef Amsterdam (PPA) onderzoeken Rijkswaterstaat, de Stadsregio en gemeente Amsterdam, de provincie Noord-Holland en marktpartijen onder meer of de toepassing van GNV inderdaad tot betere prestaties van een verkeersnetwerk leidt. Hiertoe wordt het concept in eerste instantie kleinschalig en in een afgebakend gebied toegepast. Als eerste proefgebied is de invalsweg S102 met de aansluiting op de A10 uitgekozen. De S102 verbindt het westelijk havengebied van Amsterdam en het bedrijvengebied rond Sloterdijk met de A10. Zowel op de S102 als op de aansluitingen met de A10 loopt het verkeer nu regelmatig vast, waardoor vervolgens de files op de A10 verergeren.
Bijdrage aan het Nationaal verkeerskundecongres, 6 november 2013
Figuur 1: Fase 1 van de PPA
Voorafgaand aan de implementatie van het GNV-systeem voerde de TU-Delft een scenariostudie uit. Met de door hen ontwikkelde innovatieve algoritmes kan worden ingeschat waar files op de A10 dreigen te ontstaan. Deze informatie én de vooraf vastgestelde beleidsuitgangspunten bepalen welke strategie moet worden gevolgd en op welke plekken van het stedelijk wegennet het verkeer tijdelijk wordt gebufferd om congestie op de ringweg te voorkomen.
Wegvakken en buffers Het netwerk is hiertoe verdeeld in wegvakken. Per wegvak wordt de verkeerssituatie vastgesteld. Indien er op het wegvak een knelpunt optreedt, wordt bepaald hoe dit knelpunt op te lossen op basis van de informatie over de buffers. Een buffer is een wegvak waarover is afgesproken dat het mag worden ingezet als er voldoende ruimte is. De buffers zijn dynamisch inzetbaar, afhankelijk van de periode van de dag of week, de verkeersdrukte in het netwerk en de beschikbaarheid van de buffer. De maatregelen zijn daardoor letterlijk dynamisch. Afhankelijk van het tijdstip waarop het systeem een file ziet ontstaan, de beleidsafspraken en de omstandigheden op het stedelijk wegennet, wordt een passende regelstrategie met bijbehorende maatregelen samengesteld.
Bijdrage aan het Nationaal verkeerskundecongres, 6 november 2013
Dynamische regeling Deze regelstrategieën zijn op hun beurt de basis voor de te nemen verkeersmaatregelen en hun onderlinge samenhang. Als het verkeer zonder problemen doorstroomt, functioneren de verschillende DVM-systemen zelfstandig. Zodra er congestie dreigt te ontstaan op de A10 (of de toevoerwegen), verandert dat en worden de regelsystemen op elkaar afgestemd tot het moment waarop de drukte voorbij is en de regelsystemen weer autonoom kunnen draaien. Uiteindelijk doel van de proef is om te kijken of het regelconcept werkt en of de verschillende regelsystemen van alle wegbeheerders, zoals VRI’s, toeritdoseerinstallaties (TDI’s) en DRIPs goed met elkaar kunnen samenwerken. Zo moet blijken of het mogelijk is door een slimmere inzet van wegkantmaatregelen het aantal voertuigverliesuren aanzienlijk te beperken. Uit simulaties voor het hele Amsterdamse netwerk bleek dat de inzet van GNV in 2020 jaarlijks een vermindering van 350.000 tot 650.000 voertuigverliesuren kan opleveren. Bij de proef moet duidelijk worden of voor het proefgebied een evenredige reductie mogelijk is.
Eerste fase In deze eerste fase worden verkeersregelinstallaties (VRI’s) op de S102 en de VRI’s op de aansluitingen van de A10 West en A10 Zuid gecoördineerd aangestuurd. De netwerkregeling stuurt geen TDI’s aan. Zodra een TDI werkt, wordt de netwerkregeling hierover geïnformeerd zodat de regeling niet teveel verkeer naar de doserende TDI stuurt. De netwerkregeling kan dat doen omdat ook de bijbehorende status van de buffers bekend is. Zodra dit proefproject zijn waarde heeft bewezen, worden de aansluitingen uitgebreid met gecoördineerde VRI’s op de S104 tot en met de S109. Ook zal de coördinatie dan in twee richtingen plaatsvinden en worden ook in-carinformatiesystemen bij het project betrokken. Bij gebleken succes, zal niet alleen het Amsterdamse netwerk het GNV-concept gaan gebruiken, maar zal ook worden gekeken naar toepassingsmogelijkheden in andere regio’s in Nederland en mogelijk ook daar buiten. De eerste evaluatieresultaten zijn naar verwachting voor de zomer van 2014 beschikbaar. Deze bepalen de inrichting en uitvoering van de daaropvolgende fase.
Netwerkregeling voor het OWN De netwerkregeling moet op basis van de hiervoor beschreven regelstrategie en uitgangspunten een gecoördineerde bediening van de (in eerste instantie) VRI’s mogelijk maken. In opdracht van de Amsterdamse Dienst Infrastructuur, Verkeer en Vervoer (DIVV) is de levering en het ontwerp van de regeling gegund aan Vialis bv. Voor de netwerkregeling geldt dat deze de bestaande systemen moet kunnen bedienen en zoveel mogelijk van bewezen technologie gebruik moet maken.
Bijdrage aan het Nationaal verkeerskundecongres, 6 november 2013
Figuur 2: Schematische weergave Netwerkregelaar
Bijdrage aan het Nationaal verkeerskundecongres, 6 november 2013
De real time netwerkregeling is opgebouwd uit een combinatie van bewezen netwerkoptimalisatieprogrammatuur (TopTrac), verkeersmodellen (TRANSYT) en het verkeersmanagementsysteem ViValdi en is verrijkt met nieuwe innovaties om GNV toe te kunnen passen. ViValdi TopTrac, de nieuwe real time netwerkregelaar van Vialis, begint met het inwinnen en meten van de actuele verkeersgegevens via de lokale regelaars. De gegevens die de VRI’s doorsturen, worden niet zonder meer als correct geaccepteerd. Het systeem registreert automatisch of een verkeerde inschatting (of ‘onderschatting’) van het gemeten verkeersaanbod is gemaakt en corrigeert dit zo nodig. De opgeschoonde data wordt vervolgens gefilterd en bewerkt. Deze stap is nodig omdat ‘ruwe’ gegevens niet geschikt zijn om DVM-systemen aan te sturen. Voor een goede prestatie van het systeem, moeten onder meer de gegevens over de intensiteit van het verkeer, wachttijden en wachtrijen zo betrouwbaar mogelijk zijn. Waar nodig, worden de gegevens met extra informatie uitgebreid om de verkeersintensiteit voor de komende periode te kunnen voorspellen. De gevalideerde en verrijkte data wordt hierna ingevoerd in het TRANSYT-model. Dit model rekent in korte tijd uit hoe de verkeersregelingen op netwerkniveau een zo optimaal mogelijk resultaat kunnen bereiken. Bij deze optimalisatie kijkt het model naar verliestijden, stops en de cyclustijd en rekent zo het voor die situatie beste scenario uit. De validatie, filtering en bewerking van de data, de doorrekening in het model en de afweging van de verschillende regelalternatieven gebeurt in zeer korte tijd, waardoor er continu en bijna in real time de beste keuze kan worden gemaakt.
Bijdrage aan het Nationaal verkeerskundecongres, 6 november 2013
Lokale- en netwerkoptimalisatie De netwerkregelaar stuurt vervolgens de aangesloten VRI’s aan door hen te voorzien van nieuwe fasediagrammen. Voor een verdere (lokale) optimale optimalisatie, wordt gebruikt gemaakt van een extra DVM-laag in de lokale regelingen. Bij deze opzet combineert de netwerkregelaar de centrale intelligentie (bestaande uit de modelberekeningen in TRANSYT en de voorspellingsalgoritmes) met de lokale intelligentie (de halfstarre regeling en DVM-sturing). Bovendien wordt voor de inwinning van informatie optimaal gebruik gemaakt van de mogelijkheden van de lokale regelingen en bestaande detectiesystemen. Bij elkaar opgeteld levert dat een dynamische netwerkregeling op die in staat is de GNV-doelstellingen in de praktijk waar te maken. Daar komt bij dat de netwerkregelaar in staat is om rekening te houden met de beleidsmatige en overige randvoorwaarden die gelden voor het gebruik van de beschikbare verkeersruimte. Om deze reden is ViValdi toegevoegd aan de netwerkregelaar. ViValdi maakt de inzet van scenario’s mogelijk. De problemen die zich in het netwerk voordoen buiten het blikveld van de netwerkregelaar (die zich richt op de S102) worden als regeldoelen aangeboden aan de regelaar. In plaats van de actuele intensiteiten op de S102 te gebruiken om het netwerk te optimaliseren, wordt dan met bijvoorbeeld doseerintensiteiten het netwerk geoptimaliseerd. Deze uitbreiding met opgelegde regeldoelen is een belangrijke verfijning van de bestaande netwerkregelingen. Hierdoor is het mogelijk zowel met het beleid, de periode van de dag als de beschikbaarheid van een buffer rekening te houden. De netwerkregelaar is vanaf deze zomer klaar voor gebruik en zal vanaf het najaar worden getest. Na een eerste evaluatie in 2014 wordt gekeken welke verdere stappen moeten dan wel kunnen worden genomen. In de netwerkregelaar is een functionaliteit ingebouwd waarmee (onder andere) de afname van het aantal voertuigverliesuren en daarmee de werking van GNV kan worden vergeleken met werking van de systemen zonder dat van een gecoördineerde aanpak sprake is. Daardoor kan de regeling letterlijk zichtbaar maken welke meerwaarde de inzet van GNV in de praktijk heeft.
Bijdrage aan het Nationaal verkeerskundecongres, 6 november 2013
