Wat als we auto’s zouden gebruiken om andere weggebruikers te detecteren en het verkeer te voorspellen? Het project ‘IoT in mobiliteit’ onderzocht de noodzaak, de mogelijkheden en de eventuele barrières.
Moderne auto’s worden steeds geavanceerder en zitten vol met sensoren, ook de goedkopere automerken. Deze use case richtte zich op het gebruik van auto’s voor het detecteren van fietsers. Het slim combineren van informatie over waar de fietsers rijden, hoe snel en in welke richting, kan kruispunten veiliger maken.
Sascha Hoogendoorn, directeur van het Mobility Innovation Centre Delft: “In Nederland hebben we ontzettend veel fietsers. Hier in Delft zien we dagelijks dat het bij kruisingen veiliger kan. Daarom konden we hier goed verschillende scenario’s in kaart brengen. We hebben ons gericht het combineren van data uit verschillende bronnen. Waar zit de kracht van 5G en hoe combineer je die data om een goed en betrouwbaar beeld van het verkeer te krijgen?”
Combineren en voorspellen
Auto’s worden steeds beter in staat om hun omgeving in kaart te brengen. Zo kunnen ze het onderscheid maken tussen fietsers, scooters, auto’s en vrachtwagens. Daarnaast registreren ze ook allerlei andere waarden, zoals temperatuur en de kwaliteit van het wegdek. De gedachte achter dit onderzoek, is dat meerdere auto’s alle fietsers in hun directe omgeving kunnen spotten. Zo wordt uit diverse richtingen informatie uitgewisseld over waar de fietsers rijden, hoe snel, in welke richting en de afstand tot het verkeerstlicht. Combineer dit met informatie uit detectielussen onder een fietspad, en je kunt er bijvoorbeeld voor zorgen dat bij grote drukte een verkeerslicht langer op groen blijft.
Het combineren van de data en het voorspellen van het moment waarop fietsers een kruispunt op rijden, biedt allerlei voordelen. Maar het brengt ook dilemma’s met zich mee. Sascha: “We willen ongelukken natuurlijk zo veel mogelijk voorkomen. Dus blijft het licht wat langer op groen, dan hoeft een gehaaste fietser geen risico te nemen door toch nog door rood licht te rijden. Fietsers vinden het vervelend om te stoppen en af te stappen. We hebben berekend dat fietsers in een stedelijke omgeving 63% minder energie verbruiken als ze niet bij verkeerslichten hoeven te stoppen. Naast veiligheid speelt ook duurzaamheid een rol: het verkeer, in totaliteit, zo vlot mogelijk door laten stromen. Het efficiënter inrichten van de systemen scheelt, op grote schaal bekeken, heel wat stop- en startmomenten. Maar daarbij moet je keuzes maken over wie prioriteit krijgt op een kruising. Binnen het MICD doen we hier veel onderzoek naar. Voor deze specifieke use case, gericht op fietsers, hebben we vooral gekeken naar welke data we kunnen verzamelen en hoe we dit kunnen verwerken.”
Gemeenten willen graag binnensteden vergroenen, autogebruik verminderen en gezond gedrag stimuleren. Dat betekent dat meer prioriteit wordt gegeven aan fietsers en voetgangers. Consequentie van langer groen licht geven aan fietsers en voetgangers, betekent langer rood licht voor automobilisten. Sascha: “Dat betekent dat auto’s langer staan te wachten. Dat kun je echter niet al te lang doen. Dan krijg je te lange wachtrijen voor verkeerslichten en boze automobilisten. Die lange wachtrijen zijn ook slecht voor de duurzaamheid. We hebben dus gekeken hoe je op een slimme manier fietsers en voetgangers kunt bevoordelen zonder het autoverkeer te sterk te benadelen. Als je beter weet wanneer een fietser of beter nog een groep fietsers – we noemen dat een peloton – bij een verkeerslicht aankomt, kun je daar het verkeerslicht op aanpassen. Het wordt de kunst om telkens de juiste balans te vinden in wie voorrang krijgt en welke groep even moet wachten. Het combineren van data-analyse en kennis over menselijk gedrag is in mijn ogen essentieel om de steden van de toekomst in te richten.”
Kracht van 5G
Het creëren van een actueel en betrouwbaar beeld van alle verkeersdeelnemers is essentieel om de juiste voorspelling te doen en te beslissen wat de verkeerslichten op een kruispunt moeten doen. De inzet van 5G wordt in de toekomst essentieel vanwege de lage latency (vertraging), in combinatie met de verwerking van enorme hoeveelheden gegevens, om snel te kunnen berekenen waar elke fietser zich bevindt.
Het ontwikkelen en testen van een algoritme was een van de belangrijkste doelstellingen. Dit is een belangrijk onderdeel om ervoor te zorgen dat kruispunten veiliger worden en fietsers vlotter van A naar B kunnen reizen. Toch is er nog een andere grote uitdaging: de markt is nog vrij conservatief. “Leveranciers van verkeersregelinstallaties zijn nog steeds terughoudend. Ze zien op dit moment nog geen noodzaak om hun producten aan te passen. Begrijpelijk, want het vergt wel een investering; niet alleen financieel, maar ook in tijd en energie. Als we het verkeer in de toekomst veiliger en duurzamer willen maken, gaat het niet alleen om het ontwikkelen van slimmere technologie. Toepasbaarheid is essentieel. Leveranciers moeten de toegevoegde waarde kunnen begrijpen om overtuigd te raken van nut en noodzaak,” merkt Sascha op.
Intelligente verkeersregelinstallaties (iVRI) zijn regelsystemen die de communicatie tussen de verkeersinfrastructuur en de weggebruikers vergemakkelijken, waardoor meer gegevens kunnen worden verzameld dan voorheen. Deze uitgebreidere mogelijkheden voor gegevensverzameling leiden tot verbeterde en innovatieve mogelijkheden voor verkeersbeheer. Voor de netwerkverbinding en gegevensverwerking zijn er twee mogelijkheden: bekabeld of draadloos. Bekabelde systemen maken meestal gebruik van glasvezeltechnologie. Anup Bhattacharjee, 5G-expert van Do IoT Fieldlab, onderzocht de scenario’s voor de communicatie-infrastructuur. Hij legt uit: “We hebben allerlei opstellingen vergeleken, variërend met oplossingen voor dataopslag in de cloud en in de edge. Verder hebben we de mogelijke oplossingen uitgewerkt met behulp van technologieën zoals 3G, 4G of 5G, en WiFi-P. Voor dit project hebben we ons specifiek gericht op 5G technologie en ‘beyond’ en de eerste vragen die opkomen wanneer je het gebruik van 5G-telecomnetwerken voor intelligente verkeersregelinstallaties overweegt.”
Mening van stakeholders
“Na ons onderzoek naar de mogelijke scenario’s voor de toepassing van 5G, ondervroegen we belangrijke stakeholders zoals overheidsinstanties, verkeersadviseurs, fabrikanten van verkeersapparatuur, leveranciers van connected voertuigen en telecomdeskundigen”, voegt hij toe. “Zo spraken we ook met leden van de Contactgroep Verkeersregel- technici Nederland (CVN). Zij benadrukten dat de betrouwbaarheid van communicatieverbindingen cruciaal is. De meeste gemeenten gebruiken momenteel glasvezel, maar als glasvezel niet beschikbaar is, zou 5G een haalbaar alternatief kunnen zijn. Een goed begrip van de voordelen en waardevolle ontwikkelingen is cruciaal voor het omarmen van deze nieuwe technologie. Natuurlijk is er veel bezorgdheid over privacyregelgeving, waarmee je rekening moet houden. Daarnaast is betrouwbaarheid van het systeem erg belangrijk op het gebied van connected vehicles. De kleinste verstoring kan ertoe leiden dat kritieke sensorgegevens niet goed worden verwerkt, wat risico’s met zich meebrengt. Daarom moeten in toekomstige studies al deze aspecten grondig worden onderzocht. Zo kunnen we de juiste voorwaarden definiëren voor het betrekken van informatie uit verbonden voertuigen bij het regelen van de verkeerslichten.”
Sascha is het hiermee eens: “Overheden willen wel innoveren, maar we hebben de samenwerking nodig vanuit alle verschillende invalshoeken. En ze stellen natuurlijk hoge eisen aan de veiligheid en betrouwbaarheid van de data-uitwisseling. Nederland loopt qua kennis en innovatie ver voor op de rest van de wereld. In Scandinavië en Duitsland wordt ook veel ontwikkeld voor het regelen van het verkeer. De TU Delft wetenschappers en fieldlabs volgen alle ontwikkelingen op de voet. We willen onze koppositie behouden en gaan zeker door met het verfijnen en verbeteren van de algoritmes. Zo zijn de systemen straks 5G-ready en kunnen we leveranciers en overheden meenemen in deze ontwikkeling. Het lijkt me geweldig om over een paar jaar getuige te zijn van een stroom fietsers die precies op het juiste moment, en lang genoeg, groen licht krijgt.”