Intelligente simulaties en sensoren zorgen voor betere doorstroom in San Francisco
De Connected Corridor Proof of Concept (PoC) in San Francisco was gericht op een betere doorstroming bij de vele kruispunten op 3rd Street. Aan deze drukke corridor liggen een sportstadion en een groot ziekenhuis. Behalve trams, auto’s en bussen maken ook veel voetgangers en fietsers gebruik van de straat. Dit pilotproject is een van onze meest innovatieve mobiliteitsprojecten.
Verbetering van het openbaar vervoer
De mobiliteitsexperts van TNL werkten samen met hoofdaannemer Arcadis, de toonaangevende internationale organisatie op het gebied van ontwerp-, engineering-, en adviesdiensten voor een duurzame gebouwde en natuurlijk omgeving, om een oplossing te leveren als onderdeel van een contract met de San Francisco Municipal Transport Agency (SFMTA).
De SFMTA is het agentschap dat verantwoordelijk is voor al het openbaar vervoer in de stad, zoals de iconische Cable Cars, de stadsbussen en de trams van de Municipal Railway. Verbetering van het openbaar vervoer is een speerpunt voor San Francisco, net als het terugdringen van luchtvervuiling en het verlagen van het aantal verkeersongevallen. De Connected Corridor PoC sluit hier perfect op aan.
Voorheen: vaak rood voor de tram
3rd Street heeft tien kruispunten met verkeerslichten over een lengte van 1,5 km. Er zijn vier tramhaltes. De tram stond vaak direct na het verlaten van de halte voor een rood licht. Er waren al operationele middelen aanwezig, zoals netwerkregelsystemen voor de lichten en prioriteringssytemen voor trams.
Het faseringssysteem voor de verkeerslichten op 3rd Street hield wel rekening met de aankomst- en vertrektijden van de trams, maar het had geen inzicht in de dynamiek van in- en uitstappen. Het constateerde de aankomst van de tram op de halte en verlengde het groene licht als er nog voldoende tijd in de cyclus was, of het zette na een vast aantal seconden het licht op groen, afhankelijk van de instellingen van het verkeerslicht op de kruisende straat. Als de tram later dan verwacht van de halte vertrok, bestond de kans dat het licht weer op rood sprong voordat de tram verder kon rijden. Het gevolg was dat de trams bij de kruispunten een kans van 37,8% hadden op vertraging door rood licht. Dit resulteerde in een gemiddelde totale vertraging van bijna een minuut over de tien kruispunten, met gevolgen voor operationele kosten en de reiservaring van de klant.
PoC-resultaten: betere doorstroming dankzij intelligente verkeerstechnologie
De Connected Corridor PoC maakt gebruik van een geheel nieuw concept dat met behulp van simulaties de optimale situatie zoekt en zorgt voor de beste afstemming tussen trams, verkeerslichten en het overige verkeer. Het systeem ziet wanneer de deuren van de tram sluiten en voorspelt wanneer de tram bij het volgende verkeerslicht aankomt. Dat is het moment om een groenverzoek naar het verkeerslicht te sturen. Daarnaast houdt het intelligente systeem rekening met auto’s, fietsers en voetgangers op de kruispunten. Het geeft de verschillende groepen verkeersdeelnemers de juiste prioriteit bij de verkeerslichten en houdt rekening met de wachttijden van alle partijen.
Het systeem is getest op tien kruispunten. De tabel hiernaast laat zien dat de wachttijden voor de trams significant korter waren. De simulaties van de verschillende kruispunten worden op elkaar afgestemd voor optimale resultaten, waar ook andere voertuigen en voetgangers van profiteren.
De resultaten omschreven “een dramatische verbetering voor de trams zonder merkbare significante gevolgen voor andere modaliteiten en weggebruikers.”
Simulaties, sensoren en software
De Connected Corridor PoC maakt gebruik van meerdere geavanceerde technologieën:
- Connected Signal Controllers leveren iedere seconde informatie over alle aanwezige actuatoren (lussen, drukknoppen voor voetgangers, tramdetectoren etc.).
- LiDAR-sensoren maken met behulp van laserpulsen tien keer per seconde een nauwkeurig beeld van al het verkeer op en rond een kruispunt. De sensoren kunnen voetgangers, fietsers, trams, bussen en auto’s van elkaar onderscheiden.
- FlowCube-sensoren stellen met kunstmatige intelligentie vast wanneer de deuren van de lightrailtrams dicht gaan. Daarnaast zien de sensoren hoe druk het is op de perrons en classificeren ze de voetgangers om de stoptijd te voorspellen.
- De gegevens van de LiDAR- en FlowCube-sensoren vormen de voornaamste input voor softwaresimulaties. Die simuleren op krachtige servers duizenden keren per seconde de ontwikkeling van de verkeersstromen op 3rd Street.
- Een ‘optimizer’ analyseert de 20.000 simulaties per seconde, neemt het hele verkeersnetwerk in aanmerking en selecteert de optimale faseregeling voor de verkeerslichten.
- Uiteindelijk leidt dit tot actie: de software stelt de optimale fasering van de verkeerslichten in.
De optimizer levert de cruciale intelligentie voor het project. Hij kent dynamisch gewicht toe aan groepen verkeersdeelnemers op de kruispunten. Een groep die langer staat te wachten, krijgt meer gewicht, zodat niemand eindeloos hoeft te wachten. Op basis van de simulaties doet de optimizer voorspellingen voor de verkeersstromen gedurende de volgende minuut. Signalen vanuit de optimizer sturen de groen- en roodtijden van de verkeerslichten aan. Daarbij krijgen hulpdiensten, zoals ambulances op weg naar het ziekenhuis en brandweerauto’s, altijd de hoogste prioriteit.
Samenwerking met partners
TNL levert de FlowCubes, heeft de simulatiesoftware en de optimizer ontworpen en geoptimaliseerd, en is verantwoordelijk voor de aansturing van de verkeerslichten. De PoC is de eerste implementatie van een realtime vraaggestuurd verkeersmanagementsysteem op deze corridor. In het Connected Corridor Project werkte TNL nauw samen met opdrachtgever SFMTA en leveranciers Arcadis (hoofdaannemer), Quanergy (LiDAR-sensoren), D4 (verkeerslichtregelaar) en Kittelson (evaluatie).
