Hoe meer ‘connected’ auto’s er straks rijden, hoe meer we weten over het verkeer. Dat biedt mooie kansen voor bijvoorbeeld verkeersregelinstallaties: die kunnen zo beter regelen. Maar hoe zit het gedurende de transitie naar C-ITS met al die auto’s die nog niet connected zijn? Hoe kun je die slim en efficiënt detecteren, rekening houdend met de mogelijkheden van nieuwe regelingen? Provincie Noord-Holland onderzoekt in samenwerking met ARS T&TT welke (informatie)winst mogelijk is met een combinatie van radar en camera.
Dankzij connected en coöperatief rijden, kortweg C-ITS, zal er de komende jaren steeds meer en steeds betere informatie in de verkeersregeltoestellen beschikbaar komen. De verkeersregelingen zullen daardoor beter kunnen anticiperen en dus ook beter presteren. Een bijkomend voordeel van C-ITS is dat de informatie draadloos binnenkomt.
Op weg naar die mooie toekomst is er echter de transitiefase waarin een deel van de voertuigen wel en een deel niet met de verkeersregeling communiceren. Zelfs in de eindfase zullen er altijd nog voertuigen, al dan niet met ontheffing, zonder C-ITS rondrijden. De overstap naar connected en coöperatief rijden zal lokale, vaste detectie dus hooguit minder nodig maken, maar niet overbodig. Hoe die vaste detectie in te vullen?
Traditionele lussen lijken een voor de hand liggende optie, maar aan deze detectiemethode kleven – in ieder geval wat C-ITS betreft – belangrijke nadelen. Zo is de informatie die lussen opleveren te beperkt om te gebruiken in nieuwe, intelligente regelingen. De invoering van slimme regelingen zou daarmee pas zin hebben, als een substantieel deel van het verkeer over is op C-ITS. Dat is kostbaar tijdverlies: ook de doorstromings- en capaciteitswinst die met de nieuwe regelingen mogelijk is, schuif je daarmee naar achteren.
Als er dan eenmaal voldoende connected voertuigen zijn om intelligente regelingen te kunnen gebruiken, is er weer het probleem dat er voor een handjevol ouderwetse auto’s dure detectielussen moeten worden onderhouden.
Dat moet beter en efficiënter kunnen, vond provincie Noord-Holland en ze is daarom het project ‘Nieuwe detectie’ gestart. De provincie daagt de markt hierbij uit om nieuwe, slimme detectietechnieken te ontwikkelen voor verkeersregelinstallaties. ARS T&TT heeft de handschoen opgepakt en een detectiesysteem ontwikkeld en getest dat gebruik maakt van zowel een radarsysteem als een camerasysteem voor kentekenherkenning. Dankzij die combinatie kan het systeem een groot deel van de verkeersinformatie leveren die de provincie zoekt.
Ontwikkeld en getest
Het ‘combisysteem’ is het afgelopen jaar ontwikkeld en daarna getest op twee takken van het kruispunt N208/Zijlweg in Haarlem. Figuur 1 geeft een beeld van de opstelling en de mogelijkheden van het systeem. Zie ook tabel 1.
Het radarsysteem volgt en identificeert afzonderlijke voertuigen die het kruispunt naderen. De radar wordt aan de verkeersregelinstallatie bevestigd en kijkt tegen het verkeer in (A in figuur 1). De breedte van de bundel maakt het mogelijk 4 tot 6 rijstroken te bemeten. Voertuigen worden voor het eerst gedetecteerd op een afstand van zo’n 120-300 m vóór de stopstreep, afhankelijk van de verkeersdrukte, en worden gevolgd tot voorbij de stopstreep. De radar meet elke 100 ms de longitudinale en laterale positie, de snelheid en de richting van een object. Ook geeft het een grove categorisatie van het voertuigtype: motor, personenauto, vrachtauto of bus (B). De ruwe radardata wordt voortdurend softwarematig nabewerkt voor een zo hoog mogelijke kwaliteit. Ook labelt het systeem de objecten zodat die gevolgd kunnen worden.
De kentekenherkenningscamera’s (C) die afhankelijk van de verkeerssituatie zo’n 80-120 meter vóór het kruispunt langs (of boven) de weg hangen, vullen de informatie over de gelabelde objecten verder aan. Het camerasysteem ‘scant’ de kentekens, vraagt de RDW-gegevens op (alleen mogelijk voor Nederlandse kentekens) en koppelt die aan het object. Daarmee is van elk voertuig duidelijk wat de precieze lengte van het voertuig is, welke massa het heeft, welk type het is, welke brandstof wordt gebruikt enzovoort (D). Deze kenmerken blijven gekoppeld tot het voertuig uit het radar/camera-detectiesysteem verdwijnt.
De software van het beproefde detectiesysteem is ook in staat de gegevens over afzonderlijke voertuigen per rijstrook te aggregeren. Dit resulteert in nauwkeurige rijstrookstatistieken, zoals wachtrijlengte, PAE-classificatie (PAE = personenauto-equivalent), saturatiegraad enzovoort. Wachtrijen hoeven ook niet meer geschat te worden op basis van puntmetingen, omdat voertuigen direct worden geteld.
Een andere interessante feature van het systeem is dat het (virtuele) lussen kan definiëren (E). Dit maakt het radar/camera-systeem ook geschikt voor gebruik in combinatie met een ‘conventioneel’ regelprogramma dat van lusdata afhankelijk is. De lussen kunnen tijdens installatie of naderhand worden ingesteld. Op basis van het gevormde verkeersbeeld wordt elke 100 ms bepaald of een voertuig zich boven zo’n geëmuleerde detectielus bevindt. Een enkele radar is voldoende om een kruispunttak in zijn geheel te monitoren, waarbij er in de praktijk geen limiet staat op het aantal virtuele lussen dat wordt ingesteld. Eén radar kan dus makkelijk 16 of meer lussen vervangen. Het voordeel van de radars is dat ze niet-invasief zijn: ze kunnen in slechts enkele uren met beperkte verkeersmaatregelen geïnstalleerd worden.
Resultaten praktijktest
Uit de praktijktest op het kruispunt N208 en Zijlweg in Haarlem bleek dat het radar/camera-systeem inderdaad geschikt is om (i) individuele voertuigen te detecteren, te volgen en te identificeren en daarbij ook rijstrookstatistieken te leveren, en (ii) lusdetectoren te emuleren. Wat dat laatste betreft is figuur 2 interessant, met een vergelijking tussen de ‘echte’ lusdetectie en de geëmuleerde lusdetectie van het combisysteem. Merk op dat de emulaties in hoge mate synchroon lopen met de bestaande lusdetectie ter plaatse. Dit betekent dat het beproefde systeem in principe per direct de huidige verkeersregelingen (op basis van lusdetectie) kunnen ondersteunen, terwijl het de deur openzet naar een nieuwe generatie verkeersregelingen die op basis van individuele voertuigen regelt.
De grafiek laat goed zien hoe beide systemen in hoge mate synchroon lopen. Op basis van videobeelden is aangetoond dat de minieme verschillen tussen de detectiesignalen veroorzaakt worden door meetonnauwkeurigheden (afkomstig van beide systemen) en doordat beide systemen op verschillende manieren voertuigen meten.
Overigens zijn de hier getoonde geëmuleerde lusdetectiesignalen nog zonder softwarematige correctie van de radarsignalen. Recentere proeven mét dergelijke correcties lieten uitkomen dat de nauwkeurigheid van het radardetectiesysteem hiermee verder kan worden verhoogd. (Klik op de afbeelding voor een grotere weergave.)
Vervolg
De uitdaging die provincie Noord-Holland de markt voorlegde, behelst echter meer dan alleen een proof of concept. De bedoeling is dat in een tweede fase van het project de nieuwe detectie daadwerkelijk wordt gekoppeld aan een verkeersregelinstallatie. Voor ARS T&TT betekent dit dat het radar/camera-systeem het bestaande lusdetectiesysteem zal emuleren, waarbij op basis van de radargebaseerde voertuigdetectie lusdetectiesignalen worden afgegeven. De provincie kan zo in de praktijk testen of de geëmuleerde detectiesignalen kwalitatief inderdaad van een vergelijkbaar niveau zijn als de bestaande lusdetectiesignalen. Om de evaluatie compleet te maken zal de verkeersregeling afwisselend gebruik maken van de bestaande en de nieuwe, geëmuleerde lusdetectiesignalen.
In een derde fase van het Noord-Hollandse project zullen zowel de geëmuleerde lusdetectiesignalen als de nieuwe, extra verkeersgegevens die het systeem levert, gebruikt worden om nieuwe regeltechnieken te beproeven. Die nieuwe verkeersinformatie heeft een grote overlap met de te verwachten verkeersinformatie van toekomstige C-ITS-systemen en experimenten op dit vlak zijn daarom niet alleen nuttig om nieuwe detectiemethoden optimaal te benutten maar ook als voorbereiding op de connected toekomst. Er hoeft niet gewacht te worden tot vrijwel alle voertuigen van C-ITS zijn voorzien om toch beter te kunnen benutten.
Dat houdt meteen een nieuwe uitdaging in voor de markt: er is fors meer informatie beschikbaar, maar hoe die te gebruiken om ook de verkeersregelingen fors te verbeteren? De provincie zal de markt opnieuw uitdagen en de gelegenheid bieden om die nieuwe regeltechnieken op straat te beproeven.
___
De auteurs
Marcel Fick is tactisch Verkeerskundige bij provincie Noord-Holland.
Ing. Erik Jongenotter is specialist verkeersmanagement bij Witteveen+Bos.
Dr. Jan Linssen, dr. ir. Wouter Klein Wolterink en ir. Emiel van Eijk zijn respectievelijk algemeen directeur, systeemarchitect en projectmanager bij ARS T&TT.
