Heeft u vragen? U kunt ons ook bellen op tel: 0318-695315

ASVV 2021
Deze tekst is gepubliceerd op 25-10-12

Ontwerp-, realisatie-, en beheerproces verkeersregelinstallatie

Bij een capaciteits- of veiligheidsprobleem heeft een infrastructurele oplossing in eerste instantie altijd de voorkeur. Pas als deze niet mogelijk is, komt een verkeersregelinstallatie (VRI of ) in aanmerking, ter aanvulling op of in plaats van een infrastructurele oplossing.
Het ontwerpen van een verkeersregelinstallatie is een proces dat stapsgewijs en in de juiste volgorde doorlopen moet worden. Het zal duidelijk zijn dat ontruimingstijden pas berekend kunnen worden als het kruispuntontwerp is gemaakt en de richtlijnen voor de berekening zijn vastgesteld. Voorts geldt dat een goede voertuigafhankelijke regeling pas ontworpen kan worden als door onderzoek aangetoond is dat de capaciteit van het geregelde kruispunt voldoende groot is om het aangeboden verkeer te kunnen verwerken.
Nadat het ontwerp van de verkeersregelinstallatie gereed is en de installatie in gebruik is genomen, volgt het beheerproces. Tijdens dit proces ziet de beheerder erop toe dat de installatie functioneel en technisch goed blijft werken.
Naast de wegbeheerder die de installatie ontwerpt of in opdracht laat ontwerpen, zijn bij het ontwerpen en beheren van een verkeersregelinstallatie meerdere partijen betrokken. De nieuwe generatie verkeersregelinstallaties, de intelligente verkeersregelinstallatie (iVRI), vraagt om een bijzonder realisatie- en beheerproces. Het realisatieproces staat in het ‘Stappenplan iVRI’ [17.25]. Het (traditionele) ontwerpproces en het realisatieproces iVRI moeten nauw op elkaar aansluiten. Daarom is het belangrijk hier vroegtijdig een data-expert bij te betrekken.
Er zijn bijna altijd gebruikersgroepen die belang hebben bij het functioneren van het geregelde kruispunt, bijvoorbeeld openbaarvervoerbedrijven en belangenverenigingen voor fietsers, verkeersveiligheid en beroepsgoederenvervoer.
Het is van groot belang deze partijen in een vroeg stadium bij het ontwerp- en beheerproces van een verkeersregelinstallatie te betrekken. Hierdoor zijn meningsverschillen tijdig te signaleren en op te lossen, waardoor vertragingen in het proces voorkomen of beperkt kunnen worden.
In figuur 17.1/1 zijn de stappen van het ontwerp- en beheerproces weergegeven. Deze paragraaf licht ze een voor een kort toe. Met de iVRI is het realisatieproces complexer geworden. Het is goed om hier al bij het begin van het ontwerpproces rekening mee te houden.
[ link ]

Figuur 17.1/1. Ontwerp- en beheerproces van een verkeersregelinstallatie

Het kruispuntontwerp komt in diverse stappen aan de orde. Een goed kruispuntontwerp is cruciaal voor een goed functionerende verkeerslichtenregeling. Het is daarom van belang dat alle betrokken partijen, en zeker de verkeersregeltechnicus, al in een vroeg stadium bij het kruispuntontwerp worden betrokken. Gebeurt dat niet, dan bestaat de kans dat de kruispuntvorm door niet meer te veranderen stedenbouwkundige of planologische randvoorwaarden onvoldoende aan de regeltechnische eisen beantwoordt, waardoor uiteindelijk een slecht functionerend geheel van kruispuntvorm en verkeerslichtenregeling ontstaat. Met de iVRI neemt de rol van de data-adviseur in belangrijkheid toe. De architectuur van de traditionele VRI is namelijk flink veranderd. Om te garanderen dat de connectie tussen iVRI en weggebruiker betrouwbaar verloopt, vereist de architectuur meer en bredere kennis dan alleen verkeerskundige kennis. Een gedetailleerde beschrijving staat in het Stappenplan iVRI [17.25].
[ link ]

Figuur 17.1/2. Architectuur van de iVRI (grijze vlak) en de communicatie tussen de clusters

Op met verkeerslichten geregelde kruispunten is het autoverkeer meestal dominant, waardoor de regeltechnicus zich voornamelijk richt op het autoverkeer. Hierdoor is bij een verkeerslichtenregeling de beschikbare tijd voor fietsers en voetgangers vaak beperkt. Door de combinatie van korte groentijden voor fiets- en voetgangersverkeer en de lange tijd die nodig is om het autoverkeer te verwerken, ontstaan lange wachttijden voor het langzame verkeer [17.1]. Beleidsmatig is er een duidelijke trend zichtbaar om langzaam verkeer meer prioriteit te geven. Aanbevolen wordt om het langzame verkeer op een goede manier mee te nemen in het ontwerp van VRI-regelingen, waar autoverkeer traditioneel de meeste/eerste prioriteit krijgt. Dit kan wel haaks staan op milieudoelstellingen en doorstroming.
Stap 1 Formuleren doelstellingen en voorwaarden
Omdat de uitvoering van diverse volgende stappen wordt bepaald door de doelstellingen en voorwaarden waaraan de geregelde situatie moet voldoen, vormt het formuleren van de doelstellingen en voorwaarden de eerste stap van het ontwerpproces. De doelstellingen worden geformuleerd op basis van het vigerende verkeersbeleid van de wegbeheerder. De doelstelling van een regeling kan er bijvoorbeeld op gericht zijn de totale wachttijd van alle verkeersdeelnemers te minimaliseren. De voorwaarden worden bepaald door al dan niet algemeen geldende voorschriften, richtlijnen en normen, maar kunnen daarnaast ook bepaald worden door het verkeersbeleid. Zo zullen ontruimingstijden meestal worden berekend volgens de CROW-richtlijn [17.2] en zullen vaste tijdinstellingen vaak volgens eigen richtlijnen van de wegbeheerder worden ingesteld. Daarnaast kan aan het verkeersbeleid bijvoorbeeld de voorwaarde worden ontleend dat de maximale wachttijd voor voertuigen van het openbaar vervoer of voor fietsers en voetgangers niet groter mag zijn dan een bepaalde tijd.
De iVRI heeft veel nieuwe mogelijkheden, ook gericht op het comfort van de gebruiker. Naast nieuwe mogelijkheden, zijn er ook nieuwe dilemma’s die om gerichte keuzes vragen. In het verleden was de maximale kruispuntprestatie (performance) het belangrijkste kwaliteitscriterium van een VRI. Van de iVRI wordt verwacht dat zij voorspellende data uitzendt (zogenoemde SPaT-data, Signal Phase and Timing-berichten). Deze data kan worden opgepikt door voertuigen, die hier vervolgens op kunnen anticiperen. Een onderzoek naar de SPaT-data vond plaats binnen de algehele ontwikkeling van iVRI’s. Tabel 17.1/1 laat, kort door de bocht, een belangrijk dilemma zien.
Tabel 17.1/1. Dilemma tussen informeren, prioriteren en optimaliseren
Regeling Voertuigverliesuren en stops Informatie
Star - +
Voertuigafhankelijk + -
Het gaat om de spanning tussen de genoemde drie functionaliteiten: informeren, prioriteren en optimaliseren. Het spanningsveld gaat over veiligheid, doorstroming en geloofwaardigheid van de werking van de verkeerslichtenregelingen.
Stap 2 Bepalen intensiteiten
Een verkeerskundige kan alleen een goede verkeerslichtenregeling ontwerpen als bekend is hoeveel verkeer de regeling moet kunnen verwerken. Dit betekent dat intensiteiten gemeten moeten worden. Als de te regelen situatie sterk van de actuele situatie zal afwijken, kunnen de intensiteiten worden geschat met een verkeersmodel. De intensiteiten worden bepaald voor alle kenmerkende perioden van de dag (onder meer spitsen, evenementen, dalperiode).
Stap 3 Maken van een voorlopig kruispuntontwerp
Op basis van de bestaande vormgeving van het te regelen kruispunt wordt op schaal een voorlopig ontwerp gemaakt voor de geregelde situatie. Daarbij is aandacht nodig voor de vormgeving van de kruispuntarmen en het kruispuntvlak (aantal rijstroken, middenberm, vluchtheuvels, boogstralen enzovoort), markeringen, en de plaats van verkeerslantaarns, detectievelden en drukknoppen. Het gaat in deze fase van het ontwerpproces om een voorlopig kruispuntontwerp. Het definitieve kruispuntontwerp ontstaat, zoals ook uit de volgende stappen blijkt, in de loop van het ontwerpproces.
Stap 4 Bepalen van de vaste tijdinstellingen en afrijcapaciteiten
Op basis van het kruispuntontwerp worden de ontruimingstijden berekend. Andere vaste tijdinstellingen die tijdens deze stap zijn vast te stellen, zijn onder meer de geeltijden, de vastgroentijden, de garantietijden, en intergroen.
Het bepalen van de afrijcapaciteiten moet nauwkeurig gebeuren. In ieder geval moet worden voorkomen dat de afrijcapaciteit van een rijstrook te hoog wordt ingeschat. Een te hoge inschatting kan namelijk tot gevolg hebben dat de bijbehorende signaalgroep in de regeling een te korte maximumgroentijd krijgt en te snel oververzadigd raakt.
Bij het ontwerpen van een verkeerslichtenregeling voor een kruispunt is het van belang dat de afrijcapaciteiten van de rijstroken zo nauwkeurig mogelijk worden bepaald. Het belang van een nauwkeurige bepaling is groter naarmate de betreffende rijstrook zwaarder is belast. De afrijcapaciteit in een spitsuur is in een zwaar belast net groter dan buiten de spits op een relatief rustig kruispunt. Ook is er verschil in de afrijcapaciteit per groenfase.
De afrijcapaciteit van een rijstrook is afhankelijk van onder meer de volgende factoren:
  • breedte van de rijstrook;
  • kwaliteit van het wegdek;
  • weersgesteldheid;
  • rijrichting na het kruispunt;
  • helling;
  • uitzicht;
  • geparkeerde auto's;
  • aanwezigheid van bus- of tramhaltes;
  • fietsers;
  • fractie afslaand verkeer dat conflicteert met parallel overstekende voetgangers en fietsers;
  • fractie links afslaand verkeer dat conflicteert met tegemoetkomend gemotoriseerd verkeer;
  • lengte opstelstrook;
  • aanwezigheid van iVRI-functionaliteiten, zoals time-to-green en time-to-red.

De afrijcapaciteit moet per situatie worden gemeten [17.3]. Bij een wachtrij van ten minste tien auto's kan de afrijcapaciteit worden benaderd met een eenvoudige meetmethode. Hiertoe meet men de tijd vanaf het ogenblik dat na de start van de groenfase de eerste auto over de stopstreep rijdt, tot het ogenblik waarop de laatste auto van een aaneengesloten wachtrij over de stopstreep rijdt. Uit het aantal waargenomen voertuigen (uitgedrukt in pae) en de gemeten tijd, kan de afrijcapaciteit bij benadering worden berekend, mits ook de startverliezen en het rijden door geel worden verdisconteerd.
Voor meer complexe situaties en bij lagere intensiteiten moet een deskundige op het gebied van verkeerslichtenregelingen worden ingeschakeld [17.3].
Voor fietsers met een eigen rijstrook en voor voetgangersoversteekplaatsen worden de afrijcapaciteiten uit tabel 17.1/2 gehanteerd.
Tabel 17.1/2. Afrijcapaciteit van fietsstroken en van voetgangersoversteekplaatsen
Verkeerssoort Breedte strook respectievelijk oversteekplaats Afrijcapaciteit
Fietsers 1,8 m 5.000 fietsers/h
Voetgangers 3,0 m 15.000 voetgangers/h
4,3 m 20.000 voetgangers/h
Voor rijverkeer waarvoor een groenfase wordt beëindigd, moet ook na de geelfase tijd beschikbaar zijn om het conflictvlak te ontruimen, alvorens conflicterende stromen op het conflictvlak verschijnen. Deze ontruimingstijd gaat in bij einde geel. Voor voetgangersverkeer geldt hetzelfde na einde groen, respectievelijk knippergroen. De ontruimingstijd kan worden verminderd met de oprijtijd van de beschouwde conflictrichting.
Stap 5 Kruispunt analyseren
Tijdens de kruispuntanalyse worden de conflictgroepen van het geregelde kruispunt bepaald, waarna per conflictgroep de conflictbelasting en, rekening houdend met garantietijden, de cyclustijd wordt berekend. De berekeningen worden bij voorkeur niet alleen voor de huidige intensiteiten uitgevoerd, maar ook voor de verwachte intensiteiten in de komende jaren. Deze berekeningen resulteren in een gevoeligheidsanalyse op basis waarvan wordt geconcludeerd of de kruispuntvormgeving, de gedefinieerde conflicten en de voorwaarden tezamen een situatie opleveren waarin gedurende een aantal jaren het aangeboden verkeer binnen een acceptabele cyclustijd kan worden verwerkt. Is dit niet het geval, dan zullen de kruispuntvormgeving, de gedefinieerde conflicten en/of de voorwaarden moeten worden aangepast. Als de aanpassingen daartoe aanleiding geven, worden tijdinstellingen en/of afrijcapaciteiten opnieuw bepaald.
Groen- en roodfasen moeten niet te kort te zijn omdat weggebruikers dat niet verwachten en zich daardoor onveilig of onzeker kunnen gaan gedragen. Voor deze fasen moet een minimumtijdsduur worden bepaald (garantiegroen en -rood). De geelfase mag ook niet te kort zijn opdat weggebruikers niet ongewild door rood rijden, de geelfase mag echter ook niet te lang zijn omdat daarmee de betekenis van het gele licht wordt uitgehold. Gebruikelijke waarden zijn vermeld in tabel 17.1/3.
Tabel 17.1/3. Garantietijden en duur geelfase [sec] [17.3]
Garantiegroen Geel Garantierood
50 km/h 70 km/h
Auto 6-8 3-4 4-5 2
Bus/tram 6-8 4 2
Fiets 5-8 3 2
Voetganger 4-6 2 2
In de fasencyclus wordt bij tram-/buslichten standaard witlicht gebruikt. Bij voetgangerslichten vervalt de geelfase, maar is na de groenfase een groenknipperfase ingelast.
De duur van de groenknipperfase is afhankelijk van de oversteeklengte, van de aangenomen ontruimingssnelheid van de voetganger die juist aan het begin van het groenknipperen aan de oversteek is begonnen en van de aangenomen ontruimingssnelheid van de voetganger die juist aan het einde van het groenknipperen aan de oversteek is begonnen.
Stap 6 Ontwerp starre regeling
Alhoewel starre regelingen in de praktijk niet vaak worden toegepast, wordt voorafgaand aan het ontwerp van de voertuigafhankelijke regeling toch eerst een optimale starre regeling ontworpen. Deze regeling geeft een globaal beeld van de mate waarin doelstellingen en voorwaarden kunnen worden gerealiseerd. Bijvoorbeeld mogelijkheden voor de fasevolgorde en de coördinaties voor het langzaam verkeer. Op basis van de optimale starre regeling kunnen de afrijcapaciteiten voor bijzondere situaties worden herberekend.
Stap 7 Herberekenen afrijcapaciteiten
De afrijcapaciteit van een rijstrook is in sommige situaties afhankelijk van de regeling. Dit is bijvoorbeeld het geval bij korte rijstroken en bij rijstroken waarop het afrijdende afslaande verkeer voorrang moet verlenen aan tegemoetkomend verkeer of parallel langzaam verkeer. Als het kruispunt dergelijke rijstroken bevat, dan wordt op basis van de optimale starre regeling de afrijcapaciteit zo nodig herberekend.
Stap 8 Vaststellen definitief kruispuntontwerp
Door het uitvoeren van stap 5, 6 en 7 is een kruispuntontwerp ontstaan dat in combinatie met een goed ontworpen verkeerlichtenregeling, tot een verkeersafwikkeling zal leiden die aan de gestelde doelen beantwoordt. Voor dit definitieve kruispuntontwerp kan dan een voertuigafhankelijke regeling worden ontworpen.
Stap 9 Ontwerpen voertuigafhankelijke regeling
Tijdens deze stap van het ontwerpproces wordt allereerst een functionele specificatie van de voertuigafhankelijke regeling gemaakt. Hierin wordt in grote lijnen de werking van de regeling beschreven. Onder meer moet worden gedacht aan het functioneel specificeren van de blokken- of modulenstructuur, coördinaties, meeaanvragen, meeverlengen en prioriteiten voor bepaalde verkeerssoorten. Op basis van de functionele specificatie wordt het regelprogramma geschreven door de werking van de regeling met een programmeertaal exact vast te leggen. Nadat het regelprogramma is geschreven, wordt dit uitvoerig getest.
In het regelprogramma van een verkeersafhankelijke regeling (zie paragraaf 17.2) heeft de groenfase in beginsel de indeling van figuur 17.1/3. Niet alle onderdelen behoeven echter te ontstaan of te worden gebruikt. Zie hoofdstuk 2 voor de definities.
[ link ]

Figuur 17.1/3. Toestanden voor de groenfase voor rijverkeer

Stap 10 Simuleren, evalueren en optimaliseren van de regeling, zowel voertuigafhankelijk als verkeersafhankelijk
In deze fase wordt met simulatie onderzocht of de regeling naar wens functioneert. Op basis van computeranimaties kan de verkeerskundige het verloop van de regeling beoordelen. Simulatie levert evaluatietabellen op waarmee te bepalen is of de regeling aan de gestelde doelen en voorwaarden voldoet. Is dit niet het geval, dan wordt de regeling in een iteratief optimalisatieproces net zolang aangepast totdat wel aan de gestelde doelen en voorwaarden wordt voldaan.
Veel traditionele verkeersregelprogramma’s werken voertuigafhankelijk. Zij nemen beslissingen op basis van een beperkt aantal detectiepunten. Met iVRI’s zijn regelingen in staat om verkeersafhankelijk te werken. Verkeersafhankelijke regelingen optimaliseren het verkeerssysteem door gebruik te maken van een doel- of kostenfunctie. Dat betekent dat deze systemen kunnen schatten hoeveel auto’s (en fietsers en voetgangers) er zijn en waar ze zijn, in plaats van merken dat er ‘iets’ is op een detectiepunt. Hiervoor zijn diverse ITS-applicaties beschikbaar.
Stap 11 Implementeren, testen en realiseren van de regeling
Nadat is vastgesteld dat de regeling naar wens functioneert, wordt de regeling in de regelinstallatie geïmplementeerd. Het is van belang daarna te testen of alle in- en uitgangen correct zijn aangesloten.
Een iVRI kan pas worden opgenomen binnen de landelijk afgesproken architectuur als voldaan is aan de volgende eisen:
  • Een netwerkverbinding die voldoende snel en betrouwbaar is. De vertraging (latency) van de netwerkverbinding is een essentieel onderdeel.
  • Een topologiebestand, de ITS-applicatie in een iVRI heeft informatie nodig over de fysieke inrichting van het kruispunt (rijstrookindeling, signaalgroepen, stopstrepen, mogelijke rijrichtingen, enzovoort).
  • TLEX-verbinding, deze verbinding maakt de communicatie tussen iVRI en weggebruiker mogelijk.
  • Uitzenden van voorspellende data (SPAT-data).
Stap 12 In bedrijf stellen
Als het ontwerp van de regeling is afgerond en alle hardware is geïnstalleerd, wordt de regelinstallatie in bedrijf genomen. Tijdens deze fase wordt onder meer gecontroleerd of de lantaarns en de detectoren goed zijn aangesloten, of de lantaarns de juiste sjablonen bevatten en goed zichtbaar zijn, of de regeling in de praktijk in overeenstemming met de specificaties functioneert en of bij de iVRI de datafaciliteiten nog goed werken.
Stap 13 Preventief en correctief functioneel onderhouden
Nadat de verkeersregelinstallatie in bedrijf is genomen, zal de verkeerssituatie op en rondom het kruispunt in de loop van de tijd veranderen. Dit betekent dat de regeling na enige tijd functioneel gezien niet meer optimaal zal werken en dus aan de nieuwe situatie moet worden aangepast. Daarnaast zal voor het technisch functioneren ook onderhoud moeten worden gepleegd. De iVRI werkt steeds meer met systemen die zich continue aanpassen op het veranderende verkeersaanbod.
Voor het ontwerp- en beheerproces kan nog het volgende over duurzaam inkopen worden opgemerkt.
Duurzaamheid en milieu
Het aanbestedingsproces bij de aanschaf van een verkeersregelinstallatie kan worden benut om de kansen voor duurzaamheid maximaal te benutten. Het borgen van duurzaamheid kan in de verschillende fasen van het aanbestedingsproces: selectie, minimumeisen, gunning en contractvoorwaarden. Zo kan bij de gunningfase ervoor worden gekozen om niet alleen te gunnen op basis van de economisch meest voordelige inschrijving (EMVI), maar kunnen inschrijvers uitgedaagd worden om een onderscheidende aanbieding te doen met een hoog duurzaamheidgehalte.
In het contract kan voor de uitvoering prikkels worden ingebouwd voor een duurzame uitvoering. Bijvoorbeeld een beloning of korting (bonus/malus) die afhankelijk is van de mate van besparing in het energieverbruik of beperking van het optreden van verkeershinder tijdens werkzaamheden of de uitvoeringsduur.