William Meijer is systeemontwerper bij Technolution en als zodanig betrokken bij het project Spookfiles A58.

27 March 2015

Binnenkort start een grote praktijkproef om met apps, boordunits en slimme wegkantapparatuur de spookfiles op de A58 te bestrijden. William Meijer van Technolution legt uit hoe dit in zijn werk gaat.

De snelweg A58 tussen Eindhoven en Tilburg staat bekend om zijn spookfiles. Hierbij staat het verkeer stil, zonder dat er werkelijk iets aan de hand lijkt te zijn. Of de auto’s rijden met steeds wisselende snelheden, al remmend en optrekkend. Het project Spookfiles A58 wil dit oplossen met de inzet van nieuwe technologie. Op korte termijn krijgen ongeveer twintigduizend mensen die regelmatig op de A58 rijden een uitnodiging om mee te doen. De snelweg wordt daarmee een groot praktijklab.

In het kader van dit project introduceert Technolution de komende maand de spookfiledienst Flowpatrol. Middels een smartphone-app geeft deze dienst adviezen aan de voertuigbestuurder, met als doel spookfiles te voorkomen of te dempen. De adviezen zijn gebaseerd op een prognose van de verkeerstoestand op de weg. Deze toestand wordt continu voorspeld door een slim rekenmodel op basis van data van lusdetectoren in het asfalt en coöperatieve technologie.

Technolution A58 Eindhoven

ITS G5

Voertuigen worden steeds slimmer. Enerzijds komt dat doordat commerciële partijen ervoor hebben gezorgd dat individuele verkeersinformatie in allerlei vormen gemeengoed is geworden. Denk aan navigatiesystemen, die hiervoor slim gebruikmaken van gps en 3G-technologie. Anderzijds voorziet de automobielindustrie voertuigen van steeds meer sensoren ten behoeve van functies die de bestuurder ondersteunen in de rijtaak, zoals collision avoidance, lane change support en stop-and-go.

Parallel hieraan probeert de overheid de beschikbare capaciteit van het wegennet continu af te stemmen op het aanbod van verkeer, en vice versa. Met wegkantapparatuur grijpt ze in in de verkeersafwikkeling. Bekende voorbeelden zijn het aanpassen van groentijden bij verkeerslichten, het omleiden van verkeer met route-informatiesystemen en het verlagen van de snelheid met matrixborden boven de weg.

De verschillende systemen – navigatiekastjes, bestuurdersondersteuningsfuncties en wegkantapparatuur – werken nu nog op zichzelf, allemaal met hun eigen sensormethodes, die elkaar soms deels overlappen. Door ze aan elkaar te knopen en met elkaar te laten communiceren, kunnen ze niet alleen metingen met elkaar delen maar ook geplande acties. Indien dit op grote schaal lukt, dan ligt er een enorme schaalsprong in het verschiet.

De basis voor deze koppelingen zijn gedegen communicatiemedia. Nieuw in het verkeersdomein is ITS G5, ook wel wifi-p of 802.11p genoemd. Dit is een radiosysteem voor snelle en voorspelbare voertuig-voertuig- en voertuig-infrastructuurcommunicatie (V2V en V2I) in de gereserveerde 5,9 GHz-frequentieband. Zoals een van de alternatieve benamingen aangeeft, bouwt het voort op de bekende wifitechnologie. ITS G5 maakt het mogelijk ad-hocnetwerken op te bouwen rond voertuigen en wegkantstations en zendt hierbij berichten uit volgens een broadcastmechanisme. Onder de meest gunstige omstandigheden is het bereik ongeveer twee kilometer.

ITS G5 is al enkele jaren in ontwikkeling. Dit jaar worden er internationaal verschillende implementaties op grote schaal zichtbaar. Voor industriepartners en overheden in Nederland vormt het Spookfiles A58-project het podium voor een omvangrijke praktijkproef.

Boodschappen

Snel met elkaar een verbinding tot stand kunnen brengen is één ding, elkaar vervolgens ook nog begrijpen is een ander verhaal. In een internationaal speelveld als verkeer en vervoer is een standaard voor onderlinge communicatie onmisbaar. De coöperatieve technologie die we op de A58 inzetten, komt dan ook met een standaard set berichten, waarvan CAM, DENM en IVI de belangrijkste zijn.

Via een Cooperative Awareness Message (CAM) geeft een voertuig zijn positie, snelheid en richting door. Dat doet het continu, met een frequentie van 1 Hz. Op basis van deze berichten kunnen voertuigen en wegkantsystemen in de buurt een beeld opbouwen van de actuele verkeerssituatie in de omgeving.

Een Decentralised Environmental Notification Message (DENM) is bedoeld om gebeurtenissen op een specifieke locatie te communiceren, zoals ongevallen of beschadigde infrastructuur. Dit type boodschappen kunnen voertuigen naar elkaar doorzetten. De eerste verzender van het bericht kan er een geografisch bereik aan meegeven.

Een In-Vechicle Information Message (IVI) is in feite een DENM-bericht maar dan voor fenomenen met een afstand en een verplaatsingsgedrag. Bijvoorbeeld: er staat een file van locatie x tot en met y, die aangroeit met snelheid v.

Technolution Mobiboxx
Deelnemers aan de praktijkproef krijgen een OBU die ze kunnen bevestigen achter de voorruit.

Rijadvies

In de toekomst zullen auto’s af fabriek zijn uitgerust met coöperatieve technologie. Op dit moment is dat echter nog niet het geval. Evenmin hebben de huidige smartphones al een coöperatief communicatiekanaal. Om dit gemis op te vangen, heeft Technolution een on-board unit (OBU) ontwikkeld voor de informatie-uitwisseling. Deze Mobiboxx III is een modulair hardwareplatform waarbij afhankelijk van de gevraagde toepassing off-the-shelf componenten worden ‘ingeprikt’.

In het project Spookfiles A58 zal een ITS G5-module uiteraard niet ontbreken in het componentenpallet. Daarnaast krijgt de Mobiboxx een PPP-module (Precise Point Positioning). Op basis van gps-signalen kan deze tot op vijf centimeter nauwkeurig de positie van een voertuig bepalen. Deze nauwkeurigheid is onder meer van belang voor de CAM-berichten; uit de geolocatie die zij doorgeven, moet de ontvanger onder meer kunnen destilleren op welke rijstrook het zendende voertuig rijdt. Via bluetooth staat de OBU in verbinding met de smartphone van de bestuurder, waarop de Flowpatrol-app de informatie ontsluit.

Deelnemers aan de praktijkproef krijgen een Mobiboxx die ze kunnen bevestigen achter de voorruit. Hiermee geven hun voertuigen continu CAM-berichten af. Bij zware congestie of bij een ongeval zendt de OBU een DENM-boodschap uit om het achteropkomende verkeer te waarschuwen.

De eveneens met ITS G5-modules uitgeruste wegkantsystemen ontvangen de berichten van alle coöperatieve voertuigen in de omgeving. De data zetten ze door naar het back-end voor verwerking. Vervolgens krijgen ze berichten terug, die ze weer broadcasten naar het verkeer.

Daarnaast gebruikt het consortium rond Technolution de ontvangen gegevens in een voorspellend verkeersmodel. De output hiervan gaat via 3G naar de Flowpatrol-app. Deze combineert de voorspelling met de coöperatieve signalen en genereert aan de hand daarvan een advies, bijvoorbeeld dat het beter is om langzamer te gaan rijden. Via de gebruiksvriendelijke interface van de app bereikt deze aanwijzing ten slotte de bestuurder.

Op basis van een rijke dataset kunnen we zo een simpel rijadvies uitbrengen. Hoe meer voertuigen de technologie gebruiken hoe meer bestuurders alert zijn te maken op (sterk) afwijkende verkeerssituaties. Dit verhoogt de verkeersveiligheid en voorkomt spookfiles.

Belofte

De praktijkproef op de A58 gaat binnenkort van start. Omdat de grootschalige toepassing van ITS G5 nog in de kinderschoenen staat, zullen we ongetwijfeld de nodige verfijningen in de keten moeten doorvoeren. Verschillende ontwikkelingen hebben we al voorzien en in gang gezet. Zo komt er een nieuwe generatie chipsets aan, die de betrouwbaarheid van de communicatie tussen voertuigen en wegkant verder verhoogt. Daarnaast werken we aan beveiliging en encryptie van de berichten en uitbreiding van het aantal berichttypes, bijvoorbeeld om de resterende groen- of roodtijd van verkeerslichten door te geven (Signal Planning and Timing, SPAT).

De voornaamste groeistap zullen we moeten zetten in concrete toepassingen in wagens en wegkantapparatuur. ITS G5 houdt een grote belofte in voor voertuigbouwers, overheden en verkeerskundigen, maar qua grootschalig inzetbare applicaties staan we nog in een green field. Communicatietechnologieën als RDS, UMTS en 3G hebben pas écht waarde gekregen met toepassingen die hun unieke eigenschappen benutten, en zo zal het ook gaan met coöperatieve technologie.

Edited by Nieke Roos