In de Proof of Concept Utrecht-Zuid werken overheid en markt aan een netwerkbrede ‘regelaanpak’ om het verkeer te sturen op de A12-parallelbaan richting Den Haag en het omliggende stedelijke wegennet. Het vernieuwende aan de aanpak is dat er gecoördineerd wordt ingegrepen op de oorzaken van verkeersproblemen en dat het hele regelproces compleet geautomatiseerd is. In deze bijdrage beschrijven de auteurs de opzet van de proef en de – succesvolle – praktijkervaringen.
Sinds 2011 heeft het samenwerkingsverband VERDER in Midden-Nederland al meer dan honderd bereikbaarheidsmaatregelen geïnitieerd. Een opvallende en vooral ook innovatieve oplossing die de regio recent heeft omarmd, is de netwerkbrede regelaanpak voor verkeersmanagement in het project Proof of Concept Utrecht-Zuid.
In 2016 hebben we als deelnemende partijen een eerste versie van deze aanpak beproefd op de A12-parallelbaan richting Den Haag, tussen knooppunt Oudenrijn en Lunetten. Eind 2017 is een ‘2.0-versie’ van de regelaanpak uitgewerkt en konden we ook testen op het omliggende stedelijke wegennet.
Principes van de regelaanpak
De regelaanpak van Utrecht-Zuid verschilt aanzienlijk van het gebruikelijke verkeersmanagement met regelscenario’s. Essentieel is dat er niet geregeld wordt op de gevolgen (file) maar op de oorzaken. De maatregelen worden gecoördineerd ingezet. En het hele proces is compleet geautomatiseerd.
Een voorbeeld. Een toeritdoseerinstallaties (TDI) gaat normaliter pas aan als het ter plaatse druk wordt op de hoofdrijbaan. Maar het netwerkmanagementsysteem van de nieuwe regelaanpak houdt de kiem van het probleem in de gaten, zoals een weefvak dat misschien wel een kilometer stroomafwaarts ligt. Zodra op die kiem de situatie verslechtert, gaat de bewuste TDI aan. Door op deze wijze vroegtijdig in te grijpen, stellen we het ontstaan van files uit of voorkomen we het zelfs.
Het effect wordt nog versterkt door een gecoördineerde inzet van (ondersteunende) maatregelen. In het algemeen geldt dat de duur van de inzet van een TDI wordt beperkt door de wachtrij op de toerit. Immers, als die rij te lang wordt – en dat gebeurt soms al na een paar minuten – moet de TDI worden uitgeschakeld om terugslag van verkeer te voorkomen. De nieuwe regelaanpak creëert daarom gericht extra regeltijd: de groentijden van verkeerslichten stroomopwaarts (op de stedelijke wegen die naar de toerit leiden) worden zo aangepast dat verkeer wordt ‘gebufferd’ en er dus minder verkeer naar de toerit gaat. De wachtrij bij de TDI groeit nu minder snel en de TDI kan langer z’n werk doen. Uiteraard hebben de verkeerslichten zelf ook maar beperkt bufferruimte, maar die kunnen we weer oprekken met de regelingen vérder stroomopwaarts.
Deze regelprincipes zijn ook goed toepasbaar op het stedelijke en provinciale wegennet. Denk bijvoorbeeld aan een kruispunt met verkeerslichten waar wachtend verkeer geregeld terugslaat op een ander (geregeld) kruispunt stroomopwaarts. Deze kiem kan worden aangepakt door het verkeer stroomafwaarts ruim baan te geven met meer groen. Tegelijkertijd kunnen we de instroom naar de kiem beperken door stroomopwaarts te ‘knijpen’ met meer/langer rood licht. Met deze aanpak verbeteren we niet alleen de doorstroming, maar ook de leefbaarheid (voorkomen onnodige uitstoot) en verkeersveiligheid (voorkomen onoverzichtelijke situaties).
Verbetering regelaanpak
De Proof of Concept heeft goed gebruikgemaakt van de kennis en producten uit eerdere projecten. Maar dankzij de pilot is er ook het nodige toegevoegd en verbeterd. Zo hebben we een nieuw feedbackalgoritme ontwikkeld dat bij het bepalen van de regelkracht (hoe ‘sterk’ moet er gedoseerd worden?) niet alleen rekening houdt met de actuele situatie, maar ook met het effect van de vorige regelstap. We kunnen daarmee geleidelijker ingrijpen met een TDI of verkeerslichtenregeling, wat tot een rustiger regelproces leidt.
De berekende regelkracht wordt nu ook eerlijker verdeeld over de bufferwegvakken: wegvakken waar nog veel ruimte is, krijgen relatief meer groenbeperking. Dreigt een wegvak stroomafwaarts toch vol te lopen, dan zorgt het algoritme ervoor dat de groentijd van de signaalgroep niet worden verhoogd.
Het afbouwen van een ingreep verloopt eveneens soepeler dan voorheen. In de praktijk bleek dat als we een TDI uitzetten zodra een probleem verholpen was, er vaak direct een nieuw probleem ontstond op de kiemlocatie – simpelweg doordat we in één keer het grote peloton aan voertuigen loslieten dat zich op de toerit had verzameld. Daarom is er nu een ‘normalisatie-algoritme’ dat de regelkracht rustig afbouwt, totdat de verkeerssituatie op de kiemlocatie én in de bufferwegvakken weer normaal is.
Met de wegbeheerders is overigens per wegvak een bufferlengte afgesproken die tijdens het regelen niet mag worden overschreden. We zetten ondersteunende wegvakken in om de wachtrij in de bufferwegvakken onder die beleidsmatige grens te houden. Door inzet van de ondersteunende wegvakken konden we in de Proof of Concept gemiddeld een half uur langer op probleemsituaties regelen – een enorme verbetering.
Uitbreiding en verbetering monitoringsystemen
De genoemde regelprincipes hebben alle als uitgangspunt dat er gedetailleerde informatie beschikbaar is over kiemen en over de vulling en ruimte in het netwerk. In de proef maken we daarom gebruik van de monitoringtools Kiemenspeurder HWN en Wachtrijschatter.
De Kiemenspeurder HWN geeft aan of een kiem regelbaar is en of er samenhang is met andere kiemen: zijn de problemen echt op de kiem ontstaan of is er sprake van terugslag? Het netwerkmanagementsysteem kan op basis van deze informatie beter beslissen of het maatregelen aan of uit moet zetten, en of er op de stroomopwaartse aansluitingen (ook) op andere kiemen geregeld moet worden om de groei van de file in bedwang te houden.
De radardetectoren langs de weg detecteren met een zeer hoge frequentie de positie en snelheid van objecten (voertuigen) binnen hun bereik. Algoritmiek zorgt ervoor dat de radardetectie worden omgezet in voertuigtrajectoriën en dat deze toegekend worden aan een rijstrook. In de configuratie van de Wachtrijschatter worden de rijstroken ingedeeld in segmenten van 7 meter. Op basis van de voertuigtrajectoriën kunnen we vervolgens in tijd en ruimte een vrij nauwkeurige schatting maken van waar in het wegvak er voertuigen stilstaan. Op basis van deze informatie berekent de Wachtrijschatter elke 10 seconden de indicatoren die cruciaal zijn voor een juiste werking van het regelsysteem: de vulling van een wegvak (hoeveel voertuigen kunnen er nog aansluiten?) en de ruimte in een wegvak (wat is de buffercapaciteit per signaalgroep?).
Verbetering netwerkmanagementsysteem
Ook het netwerkmanagementsysteem zelf is verbeterd, zowel functioneel als technisch. Zo kunnen we de functies van de verkeerslichtenregelingen (VRI’s) en de netwerkdelen nu geautomatiseerd inlezen, wat het configureren van andere deelnetwerken veel eenvoudiger maakt. Het systeem is bovendien robuust gemaakt voor foutsituaties. Als er bijvoorbeeld een radardetector of VRI uitvalt, kunnen we toch veilig doorregelen.
Een interessante technische voorziening is de zogenaamde Enterprise Service Bus of ESB. Alle verschillende componenten van het systeem communiceren nu met elkaar via deze bus. Dat maakt het eenvoudiger om functionaliteit toe te voegen of te wijzigen, maar ook om alle services te monitoren: de data die via de ESB lopen, kun je in een database opslaan en met een API-interface uitlezen, analyseren, evalueren en visualiseren. Die visualisatie gebeurt met een geografisch gebruikersinterface, wat een goed beeld geeft van de verkeerssituatie en de regelingrepen op straat.
Een laatste verbetering is de directe aansturing van de VRI’s met het IVERA-protocol. Hiermee hebben we de frequentie van de aansturing van de VRI’s sterk verhoogd en is de keten van systemen eenvoudiger en daardoor minder storingsgevoelig geworden.
De regelaanpak in de praktijk
Eind 2017 hebben we de verbeterde systemen en regelaanpak een aantal weken in de praktijk van het studiegebied laten draaien. De algehele indruk was positief. Als we de verkeerskundige evaluatie van de spitsperiodes beschouwen, zien we dat de regelaanpak het ook beter doet naarmate het drukker wordt.
Proef hoofdwegennet plus stedelijk wegennet
Het regelen op kiemen op het hoofdwegennet is beproefd op de A12 parallelweg richting Den Haag, tussen de knooppunten Oudenrijn en Lunetten. Er is daarbij op drie kiemen geregeld, gebruikmakend van één TDI en zes verkeerslichtenregelingen op de aansluitingen Papendorp, Europalaan en Waterlinieweg. Bijzonder aan deze proef is dat alleen op de meest stroomafwaartse aansluiting met een combinatie van TDI en VRI’s is geregeld en op de overige aansluitingen alleen met VRI’s. Zie figuur 1.
In de ochtendspits is er voornamelijk geregeld op kiem 3, nabij de aansluiting Waterlinieweg. Door het verkeer vanaf de Waterlinieweg richting de A12 met een verkeerslichtenregeling te doseren, is er een winst geboekt van 50 voertuigverliesuren op de A12. De wachtrij op de Waterlinieweg groeide hierdoor en dit veroorzaakte ongeveer evenveel verliezen op de Waterlinieweg zelf. Het nettoresultaat tussen winst op het hoofdwegennet en verliezen op het stedelijk wegennet is daarmee neutraal, maar er is wel een verschuiving opgetreden in de locaties waar de verliezen optreden. In plaats van op de hoog geprioriteerde A12 treden de verliezen nu op de lager geprioriteerde Waterlinieweg op.
In de avondspits is de uitstroom van het stedelijk netwerk richting de A12 erg hoog en is er vooral op de meest stroomafwaartse kiemen 1 (Oudenrijn) en 2 (weefvak Galecopperbrug) geregeld.
In de avondspits is er véél winst gehaald op de parallelbaan A12: gemiddeld 175 voertuigverliesuren per avondspits, een verbetering van maar liefst 40%. Hier staat een ‘doseerverlies’ van 37 voertuigverliesuren op het stedelijke wegennet tegenover. Interessant is ook dat door het in bedwang houden van de kiemen op het hoofdwegennet, de situatie stroomopwaarts op de Waterlinieweg fors verbetert.
In de avondspits wordt in totaal een winst van 189 voertuigverliesuren geboekt, oftewel 18% winst ten opzichte van de nulmeting. Doordat de A12-parallelbaan beter doorstroomt, is een verwacht neveneffect dat het verkeer langer op de snelweg zal blijven, in plaats van sluiproutes door de stad te kiezen om files te omzeilen.
Proef stedelijk wegennet
Het regelen op kiemen op een stedelijk traject is toegepast op de ’t Goylaan in Utrecht, een traject bestaande uit vier geregelde kuispunten en één geregeld voorrangsplein – zie figuur 2. De ’t Goylaan is in 2016 heringericht. De capaciteit is van 2×2 naar 2×1 rijstroken gegaan en een geregeld kruispunt midden in het tracé is vervangen door een voorrangspleintje. Doel van het regelsysteem is om ondanks de herinrichting, de doorstroming van met name het openbaar vervoer op peil te houden. Belangrijke randvoorwaarde daarbij is, dat het tegenhouden van verkeer veilig gebeurt en dat een blokkade van het voorrangspleintje wordt voorkomen. In de evaluatie is het effect van de regelaanpak onderzocht.
De ’t Goylaan presteerde ook vóór de regelaanpak redelijk goed, met name in de ochtendspits. Uit de analyses blijkt dat de doorstroming op de ’t Goylaan als gevolg van de regelaanpak in de ochtendspits gelijk is gebleven en in de avondspits is verbeterd. Het regelsysteem heeft de wachtrijen op ’t Goylaan ook beter onder controle gehouden. Ten opzichte van de nulmeting is de tijd dat er een ‘kritische wachtrij’ stond tot 40% gedaald, wat tot minder blokkades van kruispunten en minder onveilige situaties heeft geleid.
Vervolg
De ervaringen met de regelaanpak op de A12-parallelweg-Noord en de ’t Goylaan zijn dermate positief dat de betrokken wegbeheerders hebben besloten om na de proefperiode de systemen structureel in gebruik te nemen. Voor het stedelijke traject ’t Goylaan is dit inmiddels gerealiseerd. In de volgende fase van de Proof of Concept zal ook het regelsysteem op de A12 worden klaargemaakt voor een structurele ingebruikname. Ook zullen we dan een proef uitvoeren met regelen op netwerkniveau door het verkeer te informeren over de routes A27-A12 en Waterlinieweg, om zo tot een betere benutting van de A27 te komen.
Voor de toekomst zien de betrokken wegbeheerders kansen om de aanpak ook elders in de regio uit te rollen. De gemeente Utrecht zal de kennis die is opgedaan sowieso toepassen in het project Westelijke Stadsboulevard. Uniek aan dat project is dat er daar een multimodaal vraagstuk ligt waar een regelaanpak ondersteunend zal worden ingezet.
_____
De auteurs
Jaap van Kooten, Koen Adams en Erik-Sander Smits zijn adviseurs bij Arane.
Peter-Jan Kleevens is hoofd Verkeersmanager van gemeente Utrecht.
