ITS applicaties
In de iVRI is de ITS applicatie de regelsoftware die de gewenste sturing van de verkeerslichten bepaalt. Nadrukkelijk ‘gewenst’ omdat de regelautomaat met de TLC Faciliteit te allen tijde de werkelijke uitsturing naar de signaalgevers bepaalt. Een belangrijke verandering van een iVRI ten opzichte van de conventionele VRI is dat de ITS applicatie is losgekoppeld van de hardware-aansturing met daarin een TLC Faciliteit.
Figuur 1 - iVRI componenten en hun samenhang
[ link ]
Figuur iVRI-1 - iVRI componenten en hun samenhang
De ITS applicatie communiceert met de TLC Faciliteit via het gestandaardiseerde TLC-FI koppelvlak en met de RIS via het gestandaardiseerde RIS-FI koppelvlak. Hierdoor kan de ITS applicatie in principe vanaf ieder platform draaien. De mogelijkheden zijn:
- in een fysieke box in de verkeersregelautomaat;
- op het processorbord van de TLC Faciliteit;
- in de cloud of datacenter.
Met de komst van de iVRI is de verscheidenheid aan verkeersregelapplicaties toegenomen. Enerzijds zijn er gecertificeerde CCOL generatoren waarmee een kruispuntregeling gegenereerd kan worden op basis van ingegeven eigenschappen van het kruispunt en regelwaarden. Voorbeelden zijn TLCGen, Traffick en ATB. Het gegenereerde regelprogramma is al dan niet een ITS applicatie die voldoet aan de eisen voor toepassing in een iVRI. Dit wordt bepaald door de toegepaste combinatie van de specifieke generator, de CCOL-versie en CCOL container. Een iVRI met volledige C-ITS functionaliteit eist een regeling in CCOL versie 11 of hoger uit een gecertificeerde generator. De gegenereerde programma’s zijn veelal open source[1] en dienen omgezet te worden naar werkbare programmatuur voor de betreffende CCOL container.
Anderzijds zijn er gecertificeerde ‘Commercial Off The Shelf’ (COTS) ITS applicaties ontwikkeld, geschikt om in elke iVRI te draaien. Voorbeelden van dergelijke ITS applicaties zijn ImFlow, Toptrac, Flex, Flowtack en het Gouden Regelen. Ze verschillen in hun specifieke implementaties, regeleigenschappen en platformeisen. Voor meer informatie daaromtrent wordt verwezen naar de leverancier.
De ITS applicaties hebben een aantal kenmerken gemeen:
- Ze vormen een nieuwe generatie regelapplicaties. De ondersteuning voor connected weggebruikers en connected ITS Use Cases is integraal onderdeel van het ontwerp en implementatie van de applicaties.
- De optimalisatie van groentijden en wisseling van lichtbeelden gaat veelal op basis van een doelfunctie. Dit geeft flexibiliteit voor het invullen van de beleidsdoelstellingen. Ook biedt dit mogelijkheden om doorstroming over meerdere aaneengesloten geregelde kruispunten te optimaliseren.
| Met een doelfunctie wordt het gewenste optimum van een combinatie van variabelen bepaald, gegeven een gemeten input. Het optimum bepaalt de regelwaarden voor het bereiken ervan. De grenzen van de regelwaarden worden vastgelegd in randvoorwaarden. Een voorbeeld: In een verkeersafhankelijke regeling krijgen richtingen meer of minder gewicht, afhankelijk van aantallen en snelheden van naderende voertuigen (input). Met de doelfunctie worden wachttijden en stops (variabelen) op de richtingen naar gewicht geminimaliseerd. De volgorde en duur van groenfasen van alle richtingen worden daarvoor aangepast (output). De optimalisatie gebeurt binnen vastgestelde grenzen voor minimum groen- en maximum roodtijden (randvoorwaarden). |
- Bij toepassing van een doelfunctie wordt het eerstvolgende meest optimale lichtbeeld voortdurend berekend en bepaald op basis van de input van detectoren, sensoren, connected weggebruikers, prioriteringen en eventueel het omgevingsbeeld informatie afkomstig van naburige iVRI’s. De volgorde, timing en duur van het groen is dan gebaseerd op de hoeveelheden aanwezige voertuigen en/of de berekende aankomsttijden van naderende voertuigen.
- De volgorde waarin de richtingen groen krijgen is volledig vrij en is niet per definitie gebonden aan een blokstructuur (blok is combinatie van niet conflicterende signaalgroepen), vaste fasevolgorde of cyclustijd. Sommige applicaties bieden nog steeds wel de mogelijkheid voor vaste structuren, voorkeursvolgorden en cyclustijden.
- Toepassing en inzet van een ITS applicatie volgt meer uit beleidsdoelstellingen en keuzen voor doorstroming van alle modaliteiten in plaats vanuit afzonderlijke kruispuntontwerpen. Indien gewenst wordt naar het verkeersnetwerk of een streng van iVRI’s gekeken voor doelstellingen en optimalisatie.
- De ITS applicaties zijn veel gevallen niet regio- of land specifiek. Door uit te gaan van Europese standaarden voor aansturing lichtbeelden, kruispunttopologie en detectie van connected weggebruikers én interactie met TLC Faciliteiten zijn de ITS applicaties internationaal inzetbaar. Op basis van de Europese standaarden worden landspecifieke profielen gemaakt. Dat zijn afgesproken invullingen van de standaarden. In Nederland is er een ‘Dutch Profile’.
- De applicaties zijn veelal generiek, dat wil zeggen dat er niet persé één applicatie per kruispunt wordt gerealiseerd maar dat de verschillen en kruispuntspecifieke eigenschappen in afzonderlijke configuraties worden bepaald en opgenomen. Dit heeft als voordeel dat een wijziging in aansturing, bijvoorbeeld vanuit een beleidsdoelstelling, op afstand kan worden gemaakt en doorgevoerd. Ontwikkelde functionaliteiten worden opgenomen in de applicatie, gebruik ervan wordt in de configuratie bepaald. De functionaliteit blijft voor langere tijd geborgd, onderhouden en doorontwikkeld.
- Een ander voordeel van een generieke applicatie is dat de software van de ITS applicaties centraal en met versiebeheer onderhouden en up-to-date gehouden kan worden. Generieke ontwikkelingen, verbeteringen, certificering en cybersecurity updates kunnen grotendeels geautomatiseerd doorgevoerd worden. Technisch beheer van de ITS applicatie is vaak onderdeel van dienstverlening van de leverancier. Deze bewaakt dan de beschikbaarheid en technische betrouwbaarheid van het functioneren van de ITS applicatie.
- Sommige applicaties hebben een monitoringsgedeelte ‘by design’ aan boord. Beleidsdoelstellingen gevat in indicatoren worden continu gemeten en inzichtelijk gemaakt. In andere applicaties worden de KPI’s doorgegeven aan een verkeersmanagement platform.
- Eigenaarschap en intellectueel eigendom van een COTS ITS applicatie berust doorgaans bij de leverancier. De wegbeheerder ‘koopt’ geen programmacode maar een gesloten applicatie met abonnement voor versiebeheer, technisch en/of functioneel beheer en periodieke updates die door de leverancier op afstand worden gedaan.
Kennis over de exacte locaties van voertuigen en hun snelheid maken de stap naar verkeersafhankelijk regelen makkelijker en betrouwbaarder. De meeste traditionele verkeersregelprogramma’s werken voertuigafhankelijk. Zij nemen beslissingen op basis van vaste detectiepunten op en nabij het kruispunt. Verkeersafhankelijke regelingen daarentegen beogen het verkeerssysteem te optimaliseren door gebruik te maken van de doelfunctie en het omgevingsbeeld.
Ook het verkeersbeeld en de verkeersafwikkeling op nabij gelegen geregelde kruispunten vormen onderdeel van het omgevingsbeeld. Verkeersafhankelijke systemen gaan beter werken bij meer gegevens en bij een betere kwaliteit van deze gegevens.
De doelfunctie kan soms ook voorspellend worden ingezet. Dat wil zeggen dat op basis van verwegdetectie en floating car data, detectiegegevens van geregelde kruispunten stroomopwaarts en kennis over de posities en snelheden van verkeersdeelnemers, van tevoren het meest optimale signaalbeeld wordt berekend. Met dat toekomstbeeld kunnen naderende verkeersdeelnemers geïnformeerd worden over de afloop van de huidige signaalfasen op hun richtingen.
Sommige applicaties rekenen meerdere scenario’s (ook wel stages genoemd) door en bepalen op basis van beleidsmatige factoren de kandidaat stage. Die wordt gecontroleerd op veiligheid en geloofwaardigheid om vervolgens als wensaansturing aan de TLC Faciliteit aan te bieden. De stages worden doorgaans in een additionele computer op een fysieke box in de TLC, of centraal in een schaalbare cloud of datacenter doorgerekend.
Vanuit doorstromingsbeleid bestaan er diverse regelfilosofieën die de ‘schaarste’ van tijd op de conflictvlakken van de kruispunten volgens een bepaalde conventie verdelen:
- Algemeen nut of het gewogen belang van de meerderheid. Een enkele weggebruiker kan langer moeten wachten op een peloton van meerdere weggebruikers op een conflicterende richting. Er wordt gestuurd op minimalisatie van verliestijd van alle weggebruikers.
- Gelijkheid, wie het eerst komt die het eerst maalt. Er wordt gestuurd op gelijke wachttijden voor alle weggebruikers.
- Gewogen gelijkheid, een vorm van gelijkheid waarbij wachttijden gewogen worden. Er wordt gestuurd op begrensde wachttijden voor alle richtingen.
- Principes en moraal. Wachttijden zijn verschillend voor verschillende soorten weggebruikers of bij verschillende weertypen. Openbaar vervoer, noodhulpdiensten, vrachtverkeer of fietsers krijgen direct of tijdig groen op basis van maatschappelijk belang en beleidskeuzen.
De doelfunctie bepaalt wie wanneer aan de beurt is. Met de doelfunctie kan ook gewerkt worden met een mix van regelfilosofieën om te komen tot een eerlijke(re) regeling, dat vraagt om bewuste keuzes. Daar waar vaak, omwille van geloofwaardigheid, gekozen wordt voor gewogen gelijkheid is op een kruispunt en nog meer op een netwerk winst op verliesuren te behalen door uit te gaan van algemeen nut. Dit doet iets met de acceptatie en daarmee geloofwaardigheid voor individuele weggebruikers op een kruispunt. De wegbeheerder dient daar in het keuzeproces voor toepassing van een regelfilosofie of combinatie van filosofieën rekening mee te houden.
De nieuwe generatie regelingen ofwel ITS applicaties zijn meer ontworpen vanuit de gedachte van regelen vanuit beleid. De invulling met ITS applicaties wordt gedaan door verkeerskundigen die vanuit gezamenlijke keuzen voor veiligheid, eerlijk regelen en de ITS applicatie configureren en beheren.
[1] Onder een licentie die intellectueel eigendom definieert, niet te verwarren met ‘vrij van rechten’