Met toonaangevende strategische modellen als het LMS en NRM deed Nederland goed van zich spreken de afgelopen decennia. Maar het beeld van ‘innovatief modellenland’ is de laatste jaren wat dof geworden: echt grote vernieuwingen zijn uitgebleven. Hoe het tij te keren? Verkeerskundig adviesbureau 4cast en ingenieursadviesbureau Sweco laten met de ontwikkeling van het nieuwe Utrechtse model Stravem zien dat er met de huidige technologie, big data en software al een flinke inhaalslag mogelijk is.
We vragen steeds meer van onze strategische verkeersmodellen. Met alle nieuwe ontwikkelingen in de mobiliteit – intelligente voertuigen, e-bikes, MaaS-concepten enzovoort – zullen we de komende tijd alleen nog maar méér vragen. Hoe komen we in Nederland tot een kwaliteitsimpuls om die complexe werkelijkheid bij te benen? In deze bijdrage willen we laten zien dat we met de huidige modeltechnologie al heel vernieuwend bezig kunnen zijn. We gebruiken de ontwikkeling van Stravem als kapstok om te laten zien over welke mogelijkheden we zoal beschikken.
Stravem is een strategisch verkeersmodel dat we als 4cast en Sweco bouwen voor provincie Utrecht. We combineren in Stravem verschillende innovaties, maar dan wel ‘state of the art’ die al een paar jaar beschikbaar is en dus voldoende robuust en onderbouwd.
De belangrijkste innovaties
Om een beeld te geven van het karakter van Stravem sommen we allereerst de belangrijkste vernieuwingen op die we in het model hebben gebundeld. Een aantal punten diepen we daarna verder uit.
- We gebruiken een multimodaal modelsysteem dat uitgaat van een tour-based benadering met ketens van verplaatsingsmotieven.
- Ook de toedelingstechniek is multimodaal: alle denkbare ketens van vervoerwijzen zijn mogelijk, zodat goed kan worden aangesloten op maatschappelijke ontwikkelingen en concepten als shared mobility, Mobility-as-a-Service en het gebruik van parkeervoorzieningen en P+R-locaties. De multimodale toedeling voor het openbaar vervoer baseren we op de actuele dienstregelingen. De toedeling van het fietsverkeer werkt met een stochastische toedelingsbenadering.
- Onze kruispuntmodellering is gedifferentieerd. Het uitgangspunt is: detail waar nodig, eenvoud waar mogelijk.
- We gebruiken gsm- en gps-gegevens om de omvang, structuur en oriëntatie van het provinciale verplaatsingsgedrag nauwkeuriger te beschrijven.
- De invoer voor milieustudies bepalen we met behulp van verrijkingstechnieken, die uitgaan van verschuivingen tussen de verschillende voertuigcategorieën als gevolg van de economische scenario’s en van de veranderingen in routekeuze. We gaan dus niet zoals gebruikelijk uit van vaste aandelen van voertuigcategorieën per wegtype.
- Voor de modellering van onze netwerken gebruiken we HERE-data, verrijkt met informatie uit bestaande regionale modellen.
Tour-based
Terug naar de eerste bullet: ons modelsysteem is tour-based. Een verkeersmodel werkt normaliter met verplaatsingen van burgers. De meeste modellen die we in Nederland gebruiken, slaan echter het verplaatsingsgedrag over de dag plat tot separate, losliggende verplaatsingen. Zowel de complexiteit van het verplaatsingsgedrag als de interactie tussen de verplaatsingen gaan in deze zogenoemde trip-based aanpak verloren.
Neem bijvoorbeeld de verplaatsing van een persoon die van huis naar het werk gaat en op weg terug naar huis langs een supermarkt gaat om boodschappen te doen. Bij de traditionele trip-based benadering, zoals het bestaande VRU-model van de regio Utrecht, wordt elke verplaatsing apart gemodelleerd. Er kan dan wel worden gemodelleerd dat er vanuit de werklocatie iemand naar de supermarkt gaat, maar dat is een verplaatsing zonder context. Het model zal een supermarkt in de buurt van het werk kiezen – en mogelijk zelfs een hele andere kant op dan richting huis. Immers, dat de persoon na de supermarkt naar huis toe wil, is ‘onbekend’. Zo ontstaat vanzelf een onlogische spreiding van mogelijke bestemmingen.
In de tour-based benadering is de totale ritketen wél bekend. Er wordt daarom alleen gezocht naar een supermarkt die op een logische route naar huis ligt, misschien wel dichter bij huis dan bij de werklocatie. Het resultaat is dat langs de route een duidelijke bundeling ontstaat van mogelijke alternatieven om boodschappen te doen.
Een ander voordeel van de tour-based benadering is dat beslissingen in de dagdelen aan elkaar worden gekoppeld. Als een persoon ervoor kiest om met de auto naar het werk te gaan, zal hij of zij ook met de auto terug naar huis moeten. Bij de tour-benadering is dit gewaarborgd, terwijl bij een trip-benadering de persoon misschien met de bus teruggaat. Sterker nog, bij de trip-benadering is het mogelijk dat een persoon die in de avondspits vertrekt van zijn werk naar huis, plotseling in een andere zone woont dan waar hij/zij die ochtend van huis is gegaan.
Internationaal wordt de klassieke trip-benadering al een aantal jaren niet meer gebruikt en is de tour-based aanpak gemeengoed. Nederland loopt op dit punt nog te ver achter: de tour-based benadering beperkt zich tot modellen als LMS (landelijk), NRM (regionaal), VENOM (vervoerregio Amsterdam), VMA (gemeente Amsterdam) en Lelystad. Door in Stravem ook voor tour-based ter kiezen, sluiten we aan bij de internationale trend.
Een extra innovatie is dat we in de tour-based benadering voor Stravem gebruikmaken van big data. Normaliter worden de CBS-data uit OViN, Onderzoek Verplaatsingen in Nederland, gebruikt als input voor modellen. Maar deze data zijn in omvang beperkt en geven vooral een jaargemiddeld Nederlands beeld. Met big data afkomstig van gsm versterken we de patronen van ketens die uit OViN-data gehaald kunnen worden. De enorme omvang van de gsm-data maakt het mogelijk om regionaal vergaand te differentiëren, ook in de tijd.
Ketenverplaatsingen: de multimodale toedeling
Vanuit de tour-based benadering beschouwen we ketens van verplaatsingen. Keuzes die binnen de keten voor bepaalde vervoerwijzen worden gemaakt, werken door naar verplaatsingen verderop in de keten. Voor elke verplaatsing kan ook een combinatie van meerdere vervoerwijzen ingezet worden, waaronder het gedeeld gebruik van een vervoermiddel. Bijvoorbeeld een verplaatsing met de auto naar het treinstation, vervolgens met de trein naar het stadscentrum en daarna met een deelfiets naar de bestemming.
Deze keten aan vervoerwijzen bepalen we in Stravem met de multimodale toedeling. Deze is veel waarheidsgetrouwer dan de gangbare simultane toedeling die de meeste modellen nog gebruiken. In ons voorbeeld van de keten auto-trein-deelfiets zal er bij multimodale toedeling eerst een keuze worden gemaakt uit de beschikbare P+R-locaties, daarbij rekening houdend met de capaciteit van de locaties, de eventuele parkeerkosten en de kosten van de verschillende ritonderdelen. De verplaatsing wordt vervolgens toegedeeld aan een keten van ritten met verschillende vervoerwijzen. Deze aanpak resulteert in een betere berekening van (multimodaal) gebruik van vervoerwijzen en van de omvang van de verkeersstromen per modaliteit.
Software
Verkeersmodellen bouw je in modelsoftware – en daarvan zijn er verschillende pakketten op de markt. Welke geschikt is, zal afhangen van de wensen en behoeften: wat wil je met het model? Factoren die we bij Stravem hebben laten meewegen, zijn kwaliteit, robuustheid, snelheid, innovatie en koppeling met andere systemen. We hebben de markt verkend en uiteindelijk gekozen voor het pakket Visum van PTV Group.
Dit pakket faciliteert onder meer tour-based en wordt wereldwijd toegepast. Op de Nederlandse markt wordt Visum vaak voor de meer complexe vraagstukken en zware rekenprocessen ingezet. Het pakket maakt onderdeel uit van verschillende systemen, zoals INWEVA en MLT van Rijkswaterstaat, MobiMeastro van Technolution en Urban Strategy van TNO. Bovendien was interessant dat Visum al in verschillende internationale MaaS-proefprojecten wordt gebruikt. Voor het pakket zijn dan ook verschillende modules beschikbaar om MaaS-concepten uit te werken en te toetsen.
Netwerken
Met nieuwe mobiliteitsconcepten als het MaaS en smart mobility maken gebruikers ook gedurende hun reis keuzeafwegingen en dat zal vanzelf resulteren in ritten met meer combinaties van vervoerwijzen dan nu het geval is. Om dit goed mee te kunnen modelleren, heb je een kwalitatief hoogwaardig wegennetwerk met voldoende detailniveau nodig, met daaraan gekoppeld de lijnvoering en dienstregeling van het openbaar vervoer – alleen dan kun je elk deel van de rit realistisch modelleren. De verplaatsingen te voet zijn daarbij onderdeel van het voortransport naar een halte of station, of bij een overstap van bijvoorbeeld een parkeerlocatie naar een OV-halte.
We hebben daarom ook goed nagedacht over de digitale netwerkkaart die we als ‘drager’ van het Stravem-modelnetwerk willen gebruiken. Onze keuze viel op het HERE-netwerk, omdat dit alle relevante wegen voor de auto én de fiets bevat. Alternatieven als het Nationaal Wegenbestand (NWB) en OpenStreetMap zijn op zich aantrekkelijk, maar bieden nog een minder goede topografische kwaliteit. HERE dekt ook wegvakeigenschappen als de maximumsnelheid en het aantal rijstroken af. Omdat de snelheid in het netwerk soms afwijkt van de vigerende wettelijke snelheidslimiet, hebben we ook aanvullende databronnen gebruikt.
Met behulp van slimme matching-procedures van het data-softwarepakket FME hebben we alle wegvakken van HERE getoetst aan de netwerken van de regionale verkeersmodellen en het fietsmodel van de provincie Utrecht. We hebben vervolgens de wegvakken vanuit de verschillende bronnen met elkaar gematcht. Daarbij bleek trouwens dat de wegvakken van de lokale modellen niet altijd op de juiste plek liggen.
Voor het openbaar vervoer gebruiken we gegevens van de OV-bedrijven zelf, die via de Reisinformatiegroep als open data beschikbaar zijn. Met Visum hebben we deze data rechtstreeks geïmporteerd, waarna we de lijnvoering en dienstregeling in het model hebben geactiveerd.
Overigens kan dit proces om de digitale netwerken op orde te krijgen, in de toekomst wat makkelijker en sneller worden uitgevoerd: er wordt gewerkt aan een uniform landelijk ‘modelnetwerk’ van Nederland – zie het kader op deze bladzijde.
Conclusie
Aan de hand van onze keuzes en aanpak met Stravem hebben we laten zien dat het mogelijk is om een forse kwaliteitsslag te bewerkstellingen met bestaande technieken en software. Dat doen we onder meer door ketens van verplaatsingen en de verdeling van een verplaatsing over meerdere vervoerwijzen expliciet te modelleren. Met deze aanpak leggen we een solide basis voor een model dat kan rekenen met alle veranderende mobiliteit om ons heen. De kwaliteitsslag is ook een voorwaarde om met concepten als MaaS om te kunnen gaan.
Universiteiten en marktpartijen werken volcontinu aan nog betere technieken en nog betere software. Binnen Visum zijn bijvoorbeeld al MaaS-modules ontwikkeld. Door goed gebruik te maken van alles wat er al beschikbaar is, niet alleen de software maar ook de rijkdom aan ´big data’, zetten we in Utrecht een belangrijke stap om de zo broodnodige inhaalslag in kwaliteit te maken.
___
De auteurs
Peter Mijjer is senior adviseur Verkeersmodellen bij 4cast.
Guus Tamminga is senior adviseur Verkeersmodellen van Sweco.
Eén landelijke kaart voor verkeersmodellen?
Het op orde krijgen van het digitale netwerk in een verkeersmodel is nu nog een tijdrovende klus: er zijn te veel verschillende kaarten en databestanden in gebruik en het matchen van die verschillende bronnen is een klus op zich. Maar er is hoop.
Veel (digitale) topografische informatie is al landelijk uniform, dankzij de Basisregistratie Grootschalige Topografie (BGT) van de Nederlandse overheid. In de BGT wordt de topografie van heel Nederland op een eenduidige wijze vastgelegd en vrij beschikbaar gesteld aan alle gebruikers. De BGT is een grootschalige en zeer gedetailleerde kaart: tot op 20 cm nauwkeurig. Het probleem voor modelbouwers is echter dat in de BGT wegen als vlakken zijn opgenomen en niet als lijnen, waardoor de BGT voor modellen niet bruikbaar is.
NWB en IMWV
Gelukkig wordt er inmiddels op verschillende fronten gewerkt aan een oplossing. Zo heeft Rijkswaterstaat met het programma Samenwerking Nationaal Wegenbestand de eerste stappen gezet om de kwaliteit van het (voor modellen geschikte) NWB te verbeteren.
Het definiëren van een eenduidige datastandaard is hierbij een noodzakelijke voorwaarde. Het CROW heeft daarom het initiatief genomen om het Informatie Model Wegen en Verkeer (IMWV) op te stellen, waarin wordt vastgelegd hoe de relevante objecten en eigenschappen van een weg in een GIS-bestand moeten worden opgenomen. De provincie Noord-Brabant ten slotte zal in een pilot de IMWV in de praktijk brengen en toetsen.
Deze ontwikkelingen samen leiden er hopelijk toe dat binnenkort alle Nederlandse modellen uit één uniforme digitale kaartenbron kunnen putten.
