Om gepast te kunnen reageren op de inherent variabele verkeerscondities, zetten nationale wegbeheerders variabele snelheidslimieten in op het snelwegennet. Het beoogde doel is meestal het verhogen van de veiligheid. De terechte vraag die je dan mag stellen is: wordt het verkeer er echt veiliger op? En zo ja, in welke mate? In 2010 deed de KU Leuven onderzoek naar de doeltreffendheid van variabele snelheidslimieten rond Antwerpen. In dit artikel bericht de auteur over de gebruikte onderzoeksmethodiek en over de alleszins interessante bevindingen.
Met variabele snelheidslimieten (VSL) kunnen wegbeheerders onder meer kop-staartbotsingen voorkomen: als er file ontstaat, krijgt het verkeer dat de staart van de file nadert een lagere snelheidslimiet voorgeschoteld. Met dat specifieke doel stelde het Vlaams Verkeerscentrum in 2009 een systeem voor variabele snelheidslimieten in dienst op de snelwegen rond Antwerpen. In 2010 vroeg het Verkeerscentrum de KU Leuven om het VSL-systeem te evalueren. De vragen die we centraal dienden te stellen: wat is het effect op de verkeersveiligheid en wat kan er eventueel beter?
De methodiek
Voor een directe evaluatie van de veiligheidsverhoging door een VSL-systeem zouden jaren aan gedetailleerde ongevallenstatistieken nodig zijn. Om die reden hebben we het VSL-systeem rond Antwerpen indirect geëvalueerd, zoals gebruikelijk bij dit soort onderzoeken. De Detection Rate (DR) en False Alarm Rate (FAR) zijn de belangrijke indicatoren. De DR is de verhouding tussen het aantal geslaagde detecties en het aantal potentieel gevaarlijke situaties: hoe hoger de DR, hoe veiliger het systeem. De FAR drukt het aantal valse alarmen ten opzichte van het totaal aantal VSL waarschuwingen uit: hoe lager de FAR, hoe betrouwbaarder het systeem.
Bij het vaststellen van de DR en FAR wordt vanuit het oogpunt van de weggebruikers geredeneerd, ervan uitgaande dat het verkeer vooral de daadwerkelijke toestand op de weg volgt. Aan de basis van de DR en FAR staan dan ook voertuigtrajectories die we uit meetdata reconstrueren. Voor de DR bepalen we de potentieel gevaarlijke situaties door te kijken waar en wanneer het verkeer plotseling snelheid mindert; die situaties zetten we af tegen de detecties van het systeem. Om te kijken of een detectie false is, kijken we of het verkeer na de detectie (= een verlaging van de snelheidslimiet) toch gewoon door kan rijden: dan was er kennelijk niets aan de hand.
Als aanvulling op de DR en FAR is ook een visuele evaluatie van het VSL-systeem erg nuttig. Hiertoe worden figuren opgesteld die voor een bepaalde (spits)periode zowel de gemeten snelheden als de getoonde VSL-weergeven in tijd en ruimte. Dit laat een snelle, lokale analyse van de performantie van het systeem toe. Locaties en tijdstippen waar de reactie van het VSL-systeem slecht overeenkomt met de waargenomen verkeerscondities zijn hierin onmiddellijk zichtbaar. Bovendien voegt deze visuele analyse een extra dimensie toe aan de evaluatie. Niet elke gemiste detectie is bijvoorbeeld even gevaarlijk of onwenselijk. Gemiste detecties aan filestaarten zijn gevaarlijk omwille van het grote snelheidsverschil tussen aankomend en afwaarts verkeer. Maar gemiste detecties in een stabiel filegebied houden weinig risico in. Sterker nog, aan de kop van de file kan het zelfs wenselijk zijn om wat meer gemiste detecties toe te laten. Te conservatieve VSL zouden daar immers een vlotte acceleratie uit de file in de weg kunnen staan.
Evaluatie VSL-systeem rondom Antwerpen
Met de hierboven beschreven methodiek hebben we het VSL-systeem geëvalueerd dat operatief is op het snelwegennet rondom Antwerpen. Het studiegebied betreft de R1 rond Antwerpen, beide richtingen, en de E313 richting Antwerpen, vanaf oprit Ranst. In het reguliere filebeeld kunnen we twee types congestie onderscheiden. Op de R1 ontstaan veelal lange files, die verschillende uren duren, verschillende kilometers bestrijken en die een relatief stabiel snelheidsprofiel kennen. Op de E313 daarentegen komt in de ochtendspits vaak stop-and-go-verkeer voor, waarbij snel terugslaande filegolven afwisselen met hoge rijsnelheden. Dit vormt begrijpelijkerwijs een extra uitdaging voor het VSL-systeem.
Het verbaast dan ook niet dat de DR op de R1 met 80% heel wat hoger uitvalt dan op de E313, waar de DR 61% bedraagt. De FAR is in beide gevallen laag: 10% voor de R1 en 7% voor de E313. Dit resultaat geeft aan dat de getoonde VSL vrij goed overeenkomen met het waargenomen verkeersbeeld.
Wat opvalt is de zekere onbalans tussen gemiste detecties – op de E313 wordt 39% gemist (100% minus de DR van 61%) – en valse alarmen. Doordat het vermijden van gemiste detecties directe veiligheidswinsten met zich meebrengt, krijgt dit de voorkeur boven het vermijden van valse alarmen. Te frequente valse alarmen beïnvloeden immers slechts onrechtstreeks de veiligheid, indien hierdoor het VSL-systeem aan geloofwaardigheid inboet en de weggebruikers niet langer op de waarschuwingen letten. Het is bovendien makkelijk in te zien dat de twee omgekeerd evenredig zijn. Zo zal een conservatiever systeem minder detecties missen, maar meer valse alarmen genereren.
Op de R1 tonen de visuele analyses dat een belangrijk deel van de gemiste detecties zich ter hoogte van de kop van de files voordoen. Zoals eerder uitgelegd, is dit niet onwenselijk. Dit geeft aan dat de DR niet simpelweg één-dimensionaal kan worden geëvalueerd: ‘hoe hoger, hoe beter’ gaat niet altijd op. Daarnaast zijn heel wat gemiste detecties gelokaliseerd in relatief stabiele filegebieden. Blijkbaar reageert het VSL-systeem te snel op kortstondige acceleraties. Hoewel dit slechts ‘milde’ gemiste detecties zijn (de snelheidsverschillen zijn laag en dus vrij ongevaarlijk), is een dergelijke instabiliteit van het systeem toch nadelig voor de geloofwaardigheid van het systeem. In het stop-and-go-verkeer op de E313, ten slotte, blijken vaak gemiste detecties voor te komen ter hoogte van de schokgolven tussen snel en langzaam verkeer. De hoge terugslagsnelheid van de filegolven bemoeilijkt hier het tijdig waarschuwen van de weggebruikers voor deze gevaarlijke snelheidsverschillen.
Verbetervoorstellen
Ondanks de bevredigende resultaten hebben we het Verkeerscentrum Antwerpen aanbevolen om het systeem iets conservatiever in te stellen, oftewel minder gemiste detecties ten koste van wat meer valse alarmen. Hiertoe zijn twee verbetervoorstellen uitgewerkt.
Het eerste voorstel betreft het stabiliseren van (lage) VSL in stabiele filegebieden. Het is daarbij wel belangrijk dat de aanpassing van het regelalgoritme de goede werking ter hoogte van de kop van de file niet verhindert. Daar moet het systeem immers snel kunnen reageren op gedetecteerde acceleraties, om de uitstroom uit de file vlot te laten verlopen. Daarom laat het verbetervoorstel een zekere communicatie toe tussen opeenvolgende portalen. Zo wordt een lage limiet van 50 km/u (in file) gedurende een bepaalde maximumtijd vastgehouden, ook wanneer de gemeten snelheden in de snelwegsectie onmiddellijk afwaarts dit niet langer vereisen, tenzij het regelalgoritme voor het volgende portaal een snelheidslimiet van minstens 90 km/u genereert. Dit wijst er immers op dat het verkeer over een langere sectie uit de file aan het accelereren is, zodat het niet wenselijk is om lage snelheidslimiet te blijven tonen.
Het tweede verbetervoorstel is het toevoegen van korte-termijn filegolfpredicties om zo tijdig te kunnen waarschuwen voor terugslaande filegolven. Ook hierbij staat communicatie tussen opeenvolgende portalen centraal om een meer proactieve regeling mogelijk te maken. Een korte-termijn filegolfpredictie laat een VSL van 50 km/u doorgeven aan het opwaartse portaal, nog voor er in de desbetreffende sectie lage snelheden gemeten zijn. Het doel hierbij is om aan iedere weggebruiker een lage VSL te tonen nog voor hij in de file aansluit.
De parameters van de aanpassingen aan het regelalgoritme zijn geoptimaliseerd met het oog op een zo groot mogelijke toename van de DR, ten koste van een zo klein mogelijke toename van de FAR. Vervolgens hebben we een ex-ante evaluatie gedaan op basis van de beschikbare meetgegevens, die eerder gebruikt werden voor de analyse van het bestaande systeem. Hieruit blijkt dat de combinatie van de twee verbetervoorstellen de DR op de R1 en E313 met respectievelijk 9 en 16% zouden verhogen. De voorspelde toename van de FAR is slechts 3 en 5% respectievelijk. Het nettoresultaat is dus overtuigend positief. Deze duidelijke verbetering is ook zichtbaar in de visuele analyses: de VSL in het filegebied wordt effectief gestabiliseerd, terwijl dat niet ten koste gaat van de respons op accelererend verkeer aan de kop van de files. Daarnaast komen gemiste detecties bij filefronten minder frequent voor.
Conclusie
Hoewel deze studie een indirecte evaluatie betreft, kan op basis van de resultaten verwacht worden dat het VSL-systeem rondom Antwerpen een significante verhoging van de veiligheid betekent. Het systeem presteert globaal gezien goed: er is een goede overeenkomst tussen de waargenomen verkeerscondities en de reactie van het systeem. De uitgewerkte verbetervoorstellen moeten leiden tot een iets conservatiever en stabieler systeem, wat de veiligheidswinsten nog zal verhogen.
_____
De auteur
Dr. ir. Ruben Corthout is onderzoeker bij Transport & Mobiliteit Leuven. Ook is hij als wetenschappelijk medewerker verbonden aan de KU Leuven, afdeling Verkeer en Infrastructuur.
Variabele snelheidslimieten in België en Nederland
Variabele snelheidslimieten worden in België behalve bij Antwerpen ook ingezet rond Gent (E17 en E40, knooppunt Zwijnaarde) en op de E40 van Brussel naar Leuven. Doel is steeds snelheidsharmonisatie tijdens de piekuren en filestaartbeveiliging. Voor België is dit instrument nog redelijk nieuw: het Vlaamse Verkeerscentrum begon in 2009 met de uitrol ervan.
In Nederland wordt verkeerssignalering (filestaartbeveiliging) al sinds begin jaren tachtig gebruikt. In de tussentijd is het al op talloze autosnelwegen in het land ingevoerd. Naar de effecten van dit instrument is eerder in Nederland ook onderzoek gedaan, met vergelijkbaar positieve resultaten als in het artikel worden genoemd. Volgens TrafficQuest hebben onderzoeken van de afgelopen jaren uitgewezen dat de verkeerssignalering in Nederland leidt tot ca. 15-45% minder ongevallen (totaal) en 35% minder secundaire ongevallen. Daarnaast verbetert de maatregel ook de doorstroming: de intensiteit stijgt met 6%. Om die reden worden de dynamische snelheidsaanduidingen al lang niet meer alleen als veiligheidsmaatregel maar vooral ook als verkeersmanagementmaatregel gezien. Een recente toepassing van variabele snelheidslimieten is het tegengaan van zogenaamde spookfiles.
