Nationaal verkeerskundecongres 2014 Datafusie voor slimmer gebruik van verkeerssystemen: AID als casestudy
Robert de Munter, Data Scientist werkzaam bij MAP Traffic Management Anton Wijbenga, Data Scientist werkzaam bij MAP Traffic Management Gerard Eijkelenboom, Programma Manager werkzaam bij de Verkeersonderneming
Samenvatting Tegenwoordig is het steeds makkelijker om grote datasets te bewerken, te fuseren en te visualiseren. Dit leidt tot nieuwe inzichten in complexe systemen. Ook verkeersdata zoals intensiteiten, snelheden en signaalgever standen kunnen gefuseerd worden om meer inzicht te krijgen in de invloed van de verkeerssystemen op de verkeersstromen. De kennis die hieruit volgt kan worden gebruikt voor het verder optimaliseren van de verkeerssystemen wat een betere verkeersafwikkeling tot gevolg heeft. Deze methodologie is toegepast om het functioneren van de Automatische Incident Detectie te onderzoeken. Eén van de inzichten van dit onderzoek is dat de AID vaak wordt getriggerd door invoegend of wevend verkeer bij een verder stabiel verkeersbeeld, waardoor ongewenste filegolven ontstaan. Deze inzichten kunnen worden gebruikt om de AID verder te optimaliseren. Trefwoorden AID, filegolven, incident, data-visualisatie, datafusie
Inleiding Iedereen heef het wel eens meegemaakt: je rijdt lekker door, het is redelijk druk en plots gaan de matrix signaalgevers boven de weg aan. Achtereenvolgens zie je 70 en 50 staan, beide met knipperende lampen (flashes) en vervolgens nog eens 50 zonder flashes. Je mindert onmiddellijk snelheid, omdat je verwacht op een file te stuiten. Met jou remmen ook de andere weggebruikers af en zo wordt voorkomen dat te hard op langzaam rijdend verkeer wordt ingereden. Op die manier wordt de kans op kop-staart botsingen kleiner en worden de wegen dus veiliger. Dit 33 jaar oude systeem wordt Automatische Incident Detectie (AID) genoemd en is een belangrijk onderdeel van het Motorway Traffic Managementsysteem; beter bekend als MTM. De AID meet per rijstrook met dubbele lussen de snelheid van passerende voertuigen. Wanneer op één van de rijstroken de snelheid onder de 35 km/u daalt, wordt het systeem ingeschakeld en verschijnen de beelden (*70*, *50*, 50). Wanneer later de gemiddelde snelheid op alle rijstroken weer boven de 55 km/u uitkomt gaan de beelden weer uit. De AID is in het verleden al diverse malen onderzocht. Deze onderzoeken richtten zich vooral op: hoe de weggebruiker reageert op de AID, wat de ervaring is van de weggebruiker, de instelling van de parameters van de AID en verkeersveiligheidsaspecten door o.a. het beschouwen van de toenaderingssnelheid. Kortom, werkt de AID, reageren de mensen daarop en daalt inderdaad de toenaderingssnelheid? De resultaten van deze onderzoeken zijn veelal positief: mensen minderen inderdaad hun snelheid (door de AID, maar ook voor een groot deel door de verkeersomstandigheden) en het attentieniveau van de weggebruiker wordt verhoogd. Wanneer ergens duidelijk een file staat en/of een incident is gebeurd, dan is dat ook het gewenste resultaat. Echter, er doen zich ook situaties voor waar de AID geactiveerd wordt, maar het beter was geweest als dat niet was gebeurd. Hieronder beschrijven wij een dergelijke situatie. In het kort komt het er op neer dat invoegend verkeer onvoldoende snelheid maakt, waardoor de AID geactiveerd wordt. Het resultaat is een schokgolf, terwijl het grootste deel van de rijbaan op dat moment een vrij normaal verkeersbeeld liet zien. Om deze situatie te bestuderen is gebruik gemaakt van innovatieve visualisaties waarbij de verkeerssituatie met meer detail en dynamischer in beeld wordt gebracht dan gebruikelijk. Bovendien zijn verschillende informatiebronnen gecombineerd in deze visualisatie waardoor een veel duidelijker beeld ontstaat van het verloop van de verkeerssituatie. Eerst wordt nu deze visualisatie toegelicht en daarna wordt met behulp van die visualisatie bovengenoemde ongewenste AID-activatie beschreven. Vervolgens wordt de centrale vraag gedefinieerd en worden enkele oplossingsrichtingen aangedragen. Visualisatie Verkeer is altijd in beweging, maar voor analyses wordt meestal toch gebruik gemaakt van statische grafieken en tabellen. Voor het maken van beleid en effectanalyses is dat prima, maar bij het analyseren van knelpunten is het lastig om op die manier een goed beeld te krijgen bij het verloop van de verkeerssituatie. In dit geval is daarom gekozen voor een kaart (Figuur 2) waar met behulp van Geografisch InformatieSysteem (GIS) software aanvullende informatie aan toe is gevoegd. Aan de kaart zijn beelden van de matrixsignaalgevers toegevoegd voor de westelijke rijrichting op een deel van de A20 nabij Rotterdam (Terbregseplein Kleinpolderplein). Voor datzelfde deel zijn doormiddel van cirkels intensiteiten en snelheden van alle detectoren (lussen) op dat deel toegevoegd per rijstrook. De grootte van de cirkel geeft de intensiteit weer (groter = meer) en de kleur en het cijfer de snelheid (laag = rood, hoog = groen). Hierdoor ontstaat voor een specifiek tijdstip een gedetailleerd beeld van de verkeerstoestand over een afstand van ruim 6 kilometer. Om de ontwikkeling van de verkeerstoestand in beeld te brengen is voor iedere minuut bovengenoemde kaart gegenereerd. Deze kaarten zijn vervolgens achter elkaar gezet in een filmpje zodat een animatie ontstaat van de verkeerstoestand. Aanvullend zijn vervolgens videobeelden bekeken om het daadwerkelijk beeld op straat te analyseren. Dit zijn beelden van de locatie waar de AID geactiveerd wordt en van een stukje stroomopwaarts1. 1
De verschillende animaties en filmpjes zijn terug te vinden op: nvc2014.maptm.nl/
Probleemstelling Zoals in de inleiding is geschreven, is de probleemstelling een niet effectieve AID-activatie bij invoegend of kruisend verkeer. De verkeerssituatie is in Figuur 1 weergegeven. De weg bestaat uit één rijbaan met drie rijstroken. Vervolgens worden dat twee rijbanen met respectievelijk twee en één rijstrook. Op dat gedeelte ligt op iedere rijstrook een detector (X) welke gekoppeld zijn aan de matrixsignaalgevers stroomopwaarts voor de AID functionaliteit. Vervolgens komt er een invoeger erbij waarvan de rijstrook blijft. Daardoor ontstaat de situatie van twee rijbanen met elk twee rijstroken. Op dat gedeelte staat ook een camera (A) die stroomopwaarts gericht is. Ter hoogte van de eerste matrixsignaalgevers stroomopwaarts (S1) staat nog een camera (B) welke stroomafwaarts is gericht. Door verkeer wat invoegt (p) en te weinig snelheid maakt of kan maken bij het weven met het overige verkeer moeten voertuigen op rijstrook 3 afremmen. Hierdoor daalt de snelheid bij detector X onder de grenswaarde en wordt de AID geactiveerd (zie Figuur 2). Doordat het verkeersbeeld verder vrij normaal is, druk, maar geen file, herstelt de situatie zich snel en stijgt de snelheid weer boven de 55 km/u. Daardoor wordt de AID weer na 30 seconden alweer uitgeschakeld. In Figuur 3 zijn de camerabeelden ten tijde van activatie weergegeven welke een goed beeld geven van de situatie op straat1.
Figuur 1: situatieschets Schieplein
Figuur 2: AID-activatie Schieplein
In de minuten die volgen herhaalt deze situatie zich nog een aantal keer waardoor een schokgolf ontstaat en de gemiddelde snelheid van het verkeer stroomopwaarts sterk daalt. Als gevolg daarvan wordt ook daar de AID geactiveerd en schuift de schokgolf nog verder op. Dit is duidelijk weergegeven in Figuur 4 wat een schermafbeelding is van de animatie 13 minuten later.
Figuur 3: verkeersituatie bij detector (links, camera A) en bij eerste matrixsignaalgevers stroomopwaarts (rechts, camera B)
Figuur 4: 13 minuten na AID-activatie Schieplein
Hieronder zullen we een andere locatie beschrijven met een niet effectieve AID-activatie. Voor die locatie is tevens een situatie beschreven waarbij de AID net niet geactiveerd wordt. Daardoor zijn de verschillen in de gevolgen van het wel of niet activeren van de AID duidelijk waar te nemen. Locatie 2 In Figuur 5 is een vergelijkebare situatie zoals hierboven weergegeven. Deze situatie bevindt zich ongeveer 2 kilometer stroomopwaarts en is wat eenvoudiger. De weg bestaat uit 1 rijbaan met 3 rijstroken en bevat een invoeger. Ook bij deze locatie komt het voor dat verkeer op de hoofdrijbaan moet afremmen voor het invoegend verkeer. Hierdoor daalt de snelheid bij de detectoren (X) onder de drempelwaarde en wordt de AID stroomopwaarts geactiveerd (zie Figuur 6). Net als bij Schieplein ontstaat ook nu een schokgolf welke versterkt wordt doordat ook stroomopwaarts de AID geactiveerd wordt. De schokgolf verplaatst zich daardoor stroomopwaarts de A20 op, maar ook “de hoek om” de A16 op (Figuur 7).
p
Rijrichting q
3 2 1 X
0 5
0 5
0 7
0 5
0 5
0 7
0 5
0 5
0 7
S1
S2
S3
Figuur 5: situatieschets Crooswijk
Figuur 6: AID-activatie Crooswijk
Figuur 7: 6 minuten later na AID-activatie Crooswijk
Dat deze schokgolf voorkomen had kunnen worden blijkt uit Figuur 8. Daarin is weer de situatie rond Crooswijk weergegeven, maar nu op een goede dag zonder AID activatie. Op rijstrook drie ter hoogte van de invoeger is een gemiddelde snelheid van 53 km/u weergegven. Daar daalt de snelheid net niet onder de drempel om de AID te activeren. De situatie op straat is vergelijkbaar als in de vorige situatie waar de AID wel werd geactiveerd. Echter, dit keer ontstaat geen filegolf: het verkeer blijft in het half uur dat volgt gewoon rijden.
Figuur 8: Net-niet AID-activatie Crooswijk
Centrale vraag/stelling Op dit moment wordt er bij langzaam invoegend verkeer op rijstrook 3 over de gehele rijbaan de volgende boodschap gecommuniceerd: “PAS OP, FILE!”. Dit heeft als gevolg dat rijbaanbrede filegolven ontstaan die tot onveilige situaties kunnen leiden. De verkeerssituatie op een dergelijk moment vraagt meer om de boodschap in de trant van: “Let op, langzaam invoegend verkeer”. Dit roept de volgende vraag op: Hoe kunnen de nieuwe inzichten die ontstaan door het combineren van meerdere datasets gebruikt worden om de verkeerssystemen langs de weg verder te optimaliseren en beter aan te laten sluiten op de dynamiek van de verkeerstromen? Als praktijkvoorbeeld presenteren we de mogelijkheid tot optimalisatie van de AID voor invoegend en wevend verkeer. Deze situaties zijn op dit moment op de volgende locaties waargenomen: • A20L in de richting van Hoek van Holland ter hoogte van de toeritten Schieplein en Crooswijk (beide hierboven beschreven); • A20R in de richting van Gouda ter hoogte van de toerit Schieplein Er zijn echter aanwijzingen dat deze situaties zich ook voordoen op de A12 en de A1, deze locaties worden op dit moment onderzocht. Presentatievorm NVC 2014 – 12 november 2014 Tijdens het NVC zouden wij dit paper willen bespreken als discussiestuk. Aan de hand van bovenstaande vraag bespreken wij dit onderwerp graag met onze vakgenoten. De presentatie zal door middel van PowerPoint en video’s gegeven worden.
